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 высоком 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 их сделали (где-то в середине 1970-х). Это не то, что я предлагаю кому-либо попытаться построить, поскольку 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 понадобятся 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, и их 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 питания вам понадобятся как минимум два силовых трансформатора (и реально вам также понадобится третий трансформатор для обеспечения напряжения питания цепи 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 проблемой, 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 сложнее и дороже.

Конечно, есть и некоторая экономия, особенно на количестве необходимых транзисторов с последовательным проходом и количестве 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, в комплекте с чемоданом и всем необходимым для его сборки.Это так много раз терпело неудачу, что он в конце концов с отвращением сдавался. 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 «среза фазы» (аналогичную той, что используется в диммерах ламп), можно изменять входное напряжение перед регулировкой, просто применяя довольно простое переключение низкой частоты. 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 упадет до желаемого значения , поэтому используется конфигурация «переднего фронта». Когда входное напряжение падает чуть ниже порогового значения, переключатель включается, заряжая основной конденсатор фильтра.Упрощенная блок-схема показана ниже.

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 смягчить, добавив катушку индуктивности и обратный диод (обозначенные как «Необязательно»), при этом самая большая проблема заключается в том, что катушка индуктивности должна 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 (а это означает, что вырабатывается больше тепла). Однако включение катушки индуктивности даст лучшие результаты, чем вы получите в противном случае, и снизит 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, индуктор должен быть довольно большим — требуется около 10 мГн, большой и дорогой компонент.

Схема работает, сравнивая входное управляющее напряжение с пилообразным сигналом, создаваемым генератором пилообразного изменения и синхронизируемым с частотой сети с помощью детектора перехода через ноль.Когда напряжение переменного тока достигает необходимой амплитуды, переключатель 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, который использует эту схему, но его вход 120 В переменного тока делает его бесполезным, если я не запитываю 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 неплохо, 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 состоит 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 достаточно мощные модули доступны по удивительно низкой цене, и идея состоит в том, чтобы обеспечить напряжение, подаваемое на транзисторы с последовательным проходом, всего на пару вольт больше, чем выходное напряжение. Это может повысить эффективность, так что вы можете обойтись гораздо меньшими радиаторами, а управление температурным режимом не является такой проблемой. Должен быть предусмотрен подходящий механизм обратной связи, который управляет выходным сигналом импульсного преобразователя, так 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 сложнее 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. Проблемы проектирования могут быть очень серьезными, если вы попытаетесь создать свой собственный, и также может быть затруднительно убрать шум из конечного продукта.Если вам нужен очень низкий уровень шума (например, для выполнения измерений шума или искажений), шум переключения почти всегда будет мешать измерениям. 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 одно и то же!). Основы не сильно изменились, и тот, который 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 питания. Лучше всего обеспечить переключение на выходе источника питания, так как это позволяет вам устанавливать напряжение при отключенном постоянном токе. Рассмотрите возможность использования реле (или двух) для переключения, в противном случае вам понадобится сверхмощный переключатель. Хотя напряжение можно снизить до (почти) нуля, подключив неинвертирующий вход U1B к земле, при первой подаче питания переменного тока могут возникнуть «помехи». 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 температурным режимом (вентилятор и отключение при перегреве). Можно внести бесчисленное множество 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 регулятор 7815, но с стабилитроном 15 В на выводе «земли» для повышения напряжения до 30 В.Дополнительный ток стабилитрона обеспечивает R3 для обеспечения стабильного выхода. U2A — текущий регулятор. Когда напряжение на инвертирующем входе (U2A, вывод 2) больше, чем на неинвертирующем входе (вывод 3), выход становится низким, понижая опорное напряжение, подаваемое на U2B (регулятор напряжения). Напряжение снижается ровно на величину, необходимую для обеспечения подачи заданного тока на нагрузку.

Предел тока изменяется от (теоретически) нуля до 2,5 А.VR4 позволяет регулировать так, чтобы опорное напряжение для U2A (TP2) было как можно ближе к 825 мВ (825 мВ на R18 (0,33 Ом) соответствует выходному току 2,5 А). Возможно, удастся увеличить выходной ток до 3 А (опорное напряжение 990 мВ), но вам потребуется добавить еще один транзистор с последовательным проходом, чтобы транзисторы находились в пределах их SOA при минимальном напряжении и максимальном токе. Некоторый прорыв пульсаций на максимальном выходе (напряжение и ток) вероятен, если вы не добавите больше емкости (C1).

В режиме напряжения U2B сравнивает опорное напряжение от VR2 с напряжением на выходе, уменьшенным на R16, R11 и VR3 (предварительно 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). . Обратите внимание, что опорное напряжение само относится к отрицательной выходной клемме — это гарантирует, что регулятор исправит 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 на этих участках 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 на стороне низкого напряжения, поэтому для его использования в качестве источника двойного слежения с положительным и отрицательным выходами требуются некоторые хитрости. Токочувствительный резистор (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 как напряжения, так 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 настолько низким. Ожидайте около 50 мА или около того, но может быть немного ниже (в зависимости от собственного смещения постоянного тока операционного усилителя). Еще один подстроечный резистор может быть добавлен для корректировки смещения постоянного тока операционного усилителя, но в этом нет необходимости (и добавляет что-то еще, что требует настройки).

Для всех блоков питания нужны счетчики.Обычно они включаются для напряжения и тока, и наиболее распространены в настоящее время цифровые. Однако «традиционные» аналоговые измерители с подвижной катушкой не только рентабельны (вы можете получить их на удивление дешево), но и легко читаются с первого взгляда. Многие цифровые счетчики не обеспечивают разумных подключений к источнику питания и измерениям (например, некоторым требуется плавающее питание). Это усложняет схему, а точность, которую обеспечивают цифровые измерители, часто является иллюзией. В аналоговых измерителях «FSD» означает отклонение на полную шкалу.

Я всегда отдавал предпочтение аналоговым счетчикам. Если вы можете получить измеритель с циферблатом, который откалиброван от 0 до 30 В (например), один можно использовать для измерения напряжения, а другой — для тока (0-3,0 А). Требуемые шунты и множители могут быть определены достаточно легко — все подробности см. В статье «Счетчики, множители и шунты». Возможно, можно использовать резистор измерения тока в качестве шунта измерителя, в зависимости от номинала резистора считывания, а также чувствительности и внутреннего сопротивления измерителя.В большинстве случаев перемещение измерителя 1 мА является хорошим компромиссом, и это позволит вам использовать резистор измерения тока, показанный на рисунке 6.1. Да, подключение измерителя и внешнего резистора немного повлияет на шунт, но погрешность будет очень маленькой (вплоть до бесконечно малой).

Рисунок 9.1 — Измерение тока и напряжения

Основные схемы измерения показаны выше. Измеритель тока — это боль, потому что полярность должна быть изменена в зависимости от того, контролирует ли он положительный или отрицательный шунт.Он выглядит запутанным, но при подключении, как показано на рисунке, он будет работать именно так, как задумано. Общее сопротивление измерителя предполагает использование измерительного механизма 1 мА, откалиброванного на 30 В (вольтметр) или 3 А (амперметр), и при условии, что внутреннее сопротивление катушки составляет 200 Ом. Если используемый измеритель более чувствителен (или его сопротивление другое), необходимо будет рассчитать сопротивления. Практически всегда проще использовать подстроечные резисторы для установки диапазона, чем постоянные резисторы, и показаны подходящие значения. Для вольтметра (откалиброван на 30 В FSD)…

R _м = (V / FSD) — R _{внутренний}
R _м = (30/1 м) — 200 = 28,8 тыс.

Если шунтирующие резисторы для амперметра отличаются от показанных значений, калибровка будет другой. Показанное «общее сопротивление» включает внутреннее сопротивление измерителя (обычно около 200 Ом для движения 1 мА). Обратите внимание, что если вы используете движение 1 мА, шунтирующий резистор должен быть не менее 0,1 Ом. Требуется шунт 67 мОм, но это предполагает, что сопротивление измерителя составляет ровно 200 Ом, и нет никакой возможности для регулировки, если показания неправильные.Возможность использования одного и того же шунта для измерения тока и амперметра зависит от окончательной топологии конструкции. Это не всегда практично, но немного снижает потери напряжения.

Обратите внимание, что при использовании схемы, показанной на Рисунке 6.1, два шунта имеют одинаковую полярность напряжения, поэтому показанное выше реверсирование не требуется. Чтобы посмотреть положительный или отрицательный выходной ток, измеритель просто переключают с одного шунта на другой, а полярность не меняется. Это устраняет перекрестную проводку, показанную на отрицательном шунте на приведенном выше рисунке.

Пока показан переключаемый амперметр (а это то, что использует мой старый источник питания), лучше использовать отдельный амперметр для каждого выхода. При условии, что у вас достаточно места на передней панели, это избавляет от утомительного переключения счетчика и означает, что если вы забудете (и что будет ), вы можете контролировать отрицательное питание, но используя положительное питание. Излишне говорить, что это означает, что вы не видите ток, и ИУ может быть повреждено до того, как вы поймете свою ошибку. Использование ограничения тока может смягчить это, конечно, при условии, что оно установлено на неразрушающий (низкий) ток, когда вы начинаете тестирование.

Вольтметр можно переключить для измерения положительного или отрицательного напряжения, или его можно просто подключить к двойным источникам питания (50 В для схем, показанных здесь) и откалибровать для отображения 30 В FSD («Измеритель напряжения (альтернативный)). Подразумевается, что напряжение будет составлять ± 25 В или другое более низкое напряжение по выбору. Может возникнуть небольшая ошибка, если источники питания не отслеживают идеально, но обычно это не является серьезной проблемой, если вы по какой-то причине не ожидаете точного напряжения. Если это так, лучше использовать внешний измеритель — те, которые находятся на источнике питания, относятся к « коммунальным » счетчикам — они показывают значение напряжения и тока, но ожидать точности лучше, чем около 5%, нереально.

Цифровые измерители — это либо лучшая вещь после нарезанного хлеба, либо вред для ландшафта, в зависимости от вашей точки зрения. Лично я предпочитаю аналоговые (механические) счетчики, но они обычно довольно большие и громоздкие, занимая больше места на панели, чем цифровые устройства считывания. Самым большим преимуществом аналоговых измерителей является то, что вы можете наблюдать за перемещением указателя, поэтому нарастающий (возможно, убегающий) ток будет быстро замечен, а изменяющиеся токи могут быть легко усреднены на глаз.Цифровые измерители особенно бесполезны, если ток меняется быстро, потому что на дисплее просто расплываются цифры, и вы не можете усреднить цифровые показания на глаз.

Однако сейчас цифровые измерители обычно дешевле аналоговых, и большинство из них довольно точны. Поскольку они занимают меньше места на панели, они являются хорошим вариантом при соблюдении нескольких простых мер предосторожности. В частности, и особенно для измерителя тока, вам необходимо включить схему усреднения, которая предотвращает отображение на дисплее набора, казалось бы, случайных цифр, когда ток питания быстро изменяется.Это может быть просто резистор (1 кОм всегда является хорошей отправной точкой) и конденсатор для усреднения показаний. С резистором 1 кОм конденсатор 100 мкФ означает, что у вас есть точка низкой частоты 1,59 Гц -3 дБ, поэтому самые быстрые изменения будут сглажены, чтобы вы могли прочитать ток. Если этого не сделать, вы не сможете расшифровать показания. Этого достаточно, чтобы убедиться, что тренд хорошо виден.

Никаких подробностей для цифровых счетчиков здесь не показано, потому что они зависят от самого счетчика.Некоторые из них имеют автоматический выбор диапазона, другие используют переключаемые диапазоны, а более простые просто дают показания от «000» до «199» с возможностью выбора десятичной точки в желаемой позиции (часто с помощью перемычки или ссылки на измерителе). Печатная плата). Для измерения тока часто бывает необходимо использовать операционный усилитель для повышения небольшого напряжения на токовом шунте. Например, если у вас есть шунт на 0,33 Ом, вам необходимо усилить или ослабить напряжение на нем в соответствии с диапазоном. Для полной шкалы 2,5 А это означает, что вы получите только 825 мВ при токе 2.5A, и его необходимо усилить, чтобы измеритель показал «2,50» (2,5 В в измерителе). Величина усиления или ослабления зависит от чувствительности измерителя. Например, для счетчика на 200 мВ потребуется уменьшить шунтирующее напряжение в 33 раза с помощью делителя напряжения. Он будет показывать 2,5 (25 мВ) с десятичной точкой, выбранной любыми имеющимися средствами. Разрешение составляет всего 100 мВ (± 2%, ± последняя цифра «фактора неопределенности» измерителя, которая может составлять до двух «отсчетов»). Этого (ИМО) недостаточно.

В идеале, если вы решите использовать цифровой замер, используйте счетчик, который предлагает три полных цифр (до «999», а не «199»), и, если возможно, с автоматическим выбором диапазона. Есть много вариантов, поэтому вам решать, сколько вы хотите потратить и какая точность вам нужна. Опять же, Meters, Multipliers & Shunts дает несколько рабочих примеров, которые могут быть вам полезны.

Вот где все может стать некрасивым. Передняя панель является наиболее важной частью источника питания, потому что на ней есть регуляторы напряжения и тока, переключатели включения / выключения (сеть и постоянный ток), возможно, последовательно-параллельный переключатель, счетчики и, конечно же, выходные разъемы (обычно комбинированные банановые розетки / переплет постов).Конечно, вы также добавите светодиоды для включения, ограничения тока и тепловой перегрузки. Все на передней панели должно быть доступно для строительства или обслуживания, а это неизменно означает лабиринт проводки. На передней панели есть провода для сети переменного тока, выходы постоянного тока, все светодиоды и потенциометры, и все это складывается (на удивление быстро). Поддержание общего источника питания для всех светодиодов (например, от анода к положительному вспомогательному источнику питания) означает, что многие светодиоды могут совместно использовать одно и то же анодное напряжение, что может сэкономить проводку.Однако это не относится к , а не к светодиодам ограничения тока в двойной версии схемы на Рисунке 6.1, потому что два источника питания должны оставаться полностью независимыми до последовательно-параллельного переключения.

Внутренние компоненты должны содержать силовые трансформаторы, выпрямители и крышки фильтров, а также основной радиатор (и) для выходных транзисторов. Последний будет иметь входную, выходную и управляющую проводку, а также соединения для термисторов и вентилятора (ов). По крайней мере, каждый модуль вывода (при условии двойного питания) будет иметь не менее шести проводов.Тогда есть плата (и) управления регуляторами. У вас будет по одному на каждый источник питания (при условии, что схема с двумя источниками питания показана на рис. 7.1), а также плата терморегулятора для контроля температуры радиатора.

Слишком легко сделать неправильную проводку, и вам нужен очень дисциплинированный подход, чтобы не допустить ошибок при подключении. Не поддавайтесь соблазну установить все платы управления на лицевую панель. Это может уменьшить количество необходимых проводов, но делает обслуживание кошмаром, если различные части источника питания не могут быть доступны и протестированы без отключения проводов от плат.Какой бы размер корпуса вы ни планировали использовать, если в нем мало свободного места, значит, он слишком мал.

Убедитесь, что все соединения доступны без необходимости снимать платы, чтобы добраться до нижней стороны. Используйте булавки, проволочные петли или любую другую подходящую технику, чтобы все провода можно было отсоединить от верхней (или видимой) стороны плат. Избегайте вилок и розеток — все соединения (особенно действительно важные) должны быть припаяны, а проводка должна быть устроена так, чтобы, если вам когда-либо понадобится снять плату, чтобы что-то заменить, проводка была связана с помощью кабельных стяжек, чтобы каждый провод совпадал с соответствующую точку подключения.Аналогичным образом, если это вообще возможно, при сборке плат (чаще всего на Veroboard) сохраняйте соединения вдоль одного края платы. Это будет означать добавление перемычек на Veroboard, но это намного лучше, чем прокладывать провода по всей плате. Это не только упрощает электромонтаж, но и снижает вероятность ошибок.

— это реальность для любого источника питания. Необходимо установить напряжения и токи, а измерители откалибровать. Датчик температуры также должен быть откалиброван, поэтому почти все источники питания будут иметь множество подстроечных резисторов — вы просто не можете полагаться на резисторы с фиксированным номиналом, чтобы обеспечить надлежащие условия для чего-либо.Если бы вы построили схему на рис. 6.1 как двойной источник питания, с тепловой защитой и счетчиком, у вас будет как минимум девять подстроечных резисторов, чтобы все правильно настроить. Это нормально для блоков питания, но у некоторых может быть больше!

Убедитесь, что важные части источника питания легко отделены от остальных (и шасси). Например, радиатор в сборе должен быть изготовлен таким образом, чтобы его можно было снять, и получить доступ ко всем транзисторам без необходимости демонтажа всего модуля.Одна конструкция, которую я видел, имеет крышки основного фильтра непосредственно перед выходными транзисторами, поэтому их нельзя снять, не сняв крышки фильтра (или транзисторы) с печатной платы. Расположение крышек таково, что вы просто не сможете получить доступ к крепежным винтам транзистора после завершения сборки. Настоятельно рекомендую избегать подобных ошибок. Необходимость извлекать (и / или демонтировать) компоненты или платы, чтобы получить доступ к любой части блока питания, превращает дальнейшую работу в кошмар.Учтите, что он может проработать 20 или более лет, прежде чем потребуется обслуживание, и к тому времени вы, вероятно, забудете многие «тонкости» схемы. По прошествии этого времени у вас может даже не оказаться схемы, поэтому убедитесь, что вы поместили ее в корпус!

Хотя основы источника питания не слишком сложны, всегда будет гораздо больше проводки, чем в любом типичном аудиопроекте. Это неизбежно, если вы не увеличите общую стоимость еще больше, сделав свои собственные печатные платы.Хотя это означает более профессиональный продукт, нет никакой гарантии, что вы получите правильный дизайн с первого раза, а внесение изменений может занять очень много времени. Если ошибка была сделана в компоновке печатной платы, может быть сложно диагностировать и найти ошибку, чтобы ее можно было исправить. В целом, вероятно, будет намного проще подключить окончательную выходную секцию. Из-за задействованных высоких токов (которые могут присутствовать в течение нескольких часов) обычная печатная плата не обеспечивает достаточно низкого сопротивления или достаточно высокой емкости по току, если вы не используете очень широкие дорожки (я бы предложил минимум 5-миллиметровых дорожек для 5A, но даже это является предельным значением для непрерывного режима).

Хотя это может показаться незначительной придиркой, я настоятельно рекомендую вам использовать розетку IEC для сети. По моему многолетнему опыту работы с испытательным оборудованием и другим оборудованием, нет ничего более раздражающего, чем фиксированный сетевой шнур. Вместо того, чтобы просто отсоединять вилку IEC с задней стороны, если ее нужно переместить, вам, возможно, придется проследить фиксированный провод до его сетевой розетки, а затем отсоединить его от других проводов для остальной части оборудования вашего испытательного стенда. В зависимости от того, сколько у вас оборудования, это может быть более сложной задачей (и болью в спине), о которой вы думаете, когда оно впервые устанавливается и подключается.Незначительный момент, но о нем стоит помнить. Очень немногие измерительные приборы, которые я построил, имеют фиксированные сетевые провода, и у меня есть хороший набор сетевых проводов IEC!

Осталась одна проблема. Чтобы проверить различные части вашего блока питания, прежде чем он будет полностью подключен, вам понадобится … блок питания. Шансы на то, что все будет правильно с первого раза, невелики, поэтому, если у вас нет источника питания, вам придется разработать способ проверки правильности работы различных секций без риска дыма, если что-то не так. .Вы можете использовать « предохранительные » резисторы последовательно с основным источником питания, чтобы ограничить повреждение, если есть ошибка проводки, или (если он у вас есть) использовать Variac и текущий монитор (см. Project 139 или Project 139A, чтобы вы могли проверить на чрезмерный ток при повышении напряжения. Многие части блока питания не будут работать должным образом при пониженном напряжении, поэтому всегда есть риск. Тестирование и калибровка блоков питания — нетривиальная задача, поэтому вам придется многое сделать, чтобы завершить его.

Хотя здесь я описал только базовый источник питания, многие коммерческие источники питания включают выход 5 В (обычно рассчитанный на ток около 3 А), а некоторые также включают источник питания ± 12 В.Поскольку вы никогда не знаете, как источник питания будет настроен в будущем, они оба будут полностью изолированы. Как только вы соедините вместе заземляющие (или общие) соединения внутри, это ограничит ваши действия с источниками питания. Как уже отмечалось, вы никогда не можете предугадать, для чего вы будете использовать источник, когда он впервые будет построен, и было бы неразумно предполагать что-либо заранее.

Это означает по крайней мере один, но, возможно, два дополнительных трансформатора, а также выпрямители, фильтры и регуляторы.Вам также потребуется больше места на передней панели для подключений. Большинство коммерческих расходных материалов не обеспечивают измерения для каких-либо вспомогательных источников питания, и в схемах не требуется ничего особенного. Можно использовать пару плат P05-Mini, одну для одного выхода + 5 В, а другую для ± 12 В.

По сравнению со стоимостью остальной части поставки, они могут быть добавлены за (почти) арахис, за возможным исключением трансформаторов. В качестве альтернативы они могут быть построены как отдельная единица, что имеет ряд явных преимуществ.Как и ожидалось, у меня есть один из них, а также те, что есть на моем рабочем месте, и хотя он мало используется, он бесценен, когда мне нужен дополнительный источник питания, изолированный от всех остальных. Он также достаточно мал, чтобы я мог взять его из мастерской в ​​свой офис, где я также выполняю некоторые работы по тестированию и разработке. Действительно, вот где это сейчас.

Существуют меры предосторожности, которых следует придерживаться при использовании любого источника переменного тока .Если нет переключателя, который отключает постоянный ток (или снижает выходную мощность до нуля), питание никогда не должно включаться при подключенной нагрузке. Большинство схем должны пройти фазы «запуска» (зарядка конденсаторов, стабилизация напряжения стабилитрона и т. Д.), Прежде чем выход станет стабильным. Если ваша нагрузка подключена, она может быть подвержена опасному напряжению, а ограничения тока может быть недостаточно для предотвращения повреждений. В самом деле, до тех пор, пока все внутренние схемы не будут иметь требуемых рабочих напряжений, может даже не быть никакого ограничения тока!

С рисунком 7.1, когда источник питания включен и работает, снижение напряжения до нуля с помощью переключателя будет работать. Однако во время «запуска» (после подачи питания от сети) этот может быть не так! Ничего не должно быть подключено к выходу, когда сетевой выключатель включен, потому что выход может быть непредсказуемым. Это было подтверждено моделированием — даже при выключенном переключателе выходная мощность мгновенно повышается до более 4 В при подаче питания. Схема на рис. 6.1 должна быть лучше в этом отношении, но все же лучше не подключать нагрузку при включении сети.

Необходимо включить питание, уменьшить напряжение до нуля, пока вы выполняете соединения, а затем напряжение можно установить на желаемый уровень. При тестировании чего-либо в первый раз используйте низкий порог ограничения тока, чтобы минимизировать повреждение в случае неисправности в ИУ. Если вам нужен источник с ограничением по току, напряжение следует установить так, чтобы было достигнуто ограничение по току, но не превышающее его. Например, если вы хотите обеспечить ток в 1 А через нагрузку 10 Ом, необходимо установить напряжение только для напряжения холостого хода около 12 В.Установка более высокого напряжения только увеличивает риск для вашей нагрузки, если что-то пойдет не так.

Установка низкого напряжения (как раз достаточного для выполнения задачи) , а не не снижает рассеивание в транзисторах последовательного прохода. Единственная причина — убедиться, что выходной конденсатор (-ы) не может заряжаться до 25 В, а затем разряжаться через нагрузку. Это почти наверняка гарантирует, что мгновенный ток будет намного выше установленного порога. Это не только совет для схем, показанных здесь — он относится ко всем источникам питания , если в инструкциях по эксплуатации не указано иное.Большинство советует не подключать что-либо до тех пор, пока не будут установлены напряжение и максимальный ток перед подключением нагрузки.

Существует несколько конструкций источников питания, в которых для управления функциями используется микроконтроллер, но будьте очень осторожны со всем (домашним или коммерческим), которые требуют от вас «программирования» напряжения или тока с помощью клавиатуры. Использование обычных кастрюль с низкими технологиями означает, что вы можете увеличить напряжение (или ток) поворотом ручки и быстро снизить напряжение, если обнаружены какие-либо аномалии.Попытка сделать это с помощью кнопок обычно невозможна, и большой ущерб может быть нанесен просто потому, что вы не смогли достаточно быстро снизить напряжение при первых признаках неисправности. «Высокотехнологичный» внешний вид программируемого источника питания может быть привлекательным, но он непрактичен для чего-либо, кроме лабораторных испытаний, когда оборудование, на которое подается питание, является известной величиной с самого начала.

Если все вышеперечисленное не отпугнуло вас от идеи создания собственного источника питания, я настоятельно рекомендую вам начать с чего-нибудь довольно простого (например, Project 44).Я знаю, что «сделай сам» — это то, что нужно делать самому, но это должно быть верным только тогда, когда это имеет смысл. Как обсуждалось ранее, я построил источник питания от ± 0 до 25 В, 2 А с полностью регулируемым ограничением тока, термовыключателем и двухскоростным вентилятором. Он довольно часто использовался около 30 лет (на момент написания) и никогда меня не подводил. Однако это сложная схема и не совсем подходит для любительского строительства. К сожалению, принципиальную схему невозможно найти, и ее непросто «перепроектировать».С семнадцатью транзисторами, пятью операционными усилителями, двумя микросхемами стабилизатора 12 В, пятью подстроечными резисторами, а также ожидаемой связкой резисторов, диодов, крышек фильтров, переключателей, измерителей и потенциометров и потенциометров установки напряжения / тока, я бы не рекомендовал это — даже если бы я сделал У есть полная схема для него. Стоимость будет считаться неприемлемой для большинства строителей, которым в любом случае это может не понадобиться так часто.

Простая схема, показанная выше (рисунок 7.1), неплоха. Он не так хорош, как тот, который я построил, но, безусловно, приемлем для нормальной работы на тестовом стенде.У него есть то преимущество, что он может ограничивать более низкий ток, чем мой (~ 50 мА — мой минимум), и это полезно для чувствительных схем. Что еще более важно, его достаточно просто построить даже на Veroboard, со схемами ограничения тока, подключенными напрямую к переключателю и потенциометрам установки напряжения. Остается только базовая схема на Veroboard, которая должна быть довольно простой. В целом схема, показанная на рис. 6.1, лучше, но переключение для последовательной параллельной работы должно выполняться с большой осторожностью.

Возможно, что удивительно (а может, и нет), определение тока в целом намного сложнее, чем кажется на первый взгляд. Это довольно просто, если вы используете простую схему переключаемого резистора, но настроить ее не так-то просто. Существуют специализированные ИС, которые предназначены именно для этого приложения, но большинство из них предназначены только для SMD, и они недешевы, особенно если они доступны только в упаковке из пяти штук. Это очень часто встречается с деталями SMD. Конечно, это всего лишь чувствительная часть — все еще необходимо получить действующее правило .Как уже отмечалось, в точке перехода (от регулирования напряжения к регулированию тока) есть два отдельных регулятора, каждый из которых пытается наложить свою волю на выход. Без значительных затрат времени на разработку в результате часто возникают колебания (переходные или непрерывные).

Основная идея этой статьи — показать вам некоторые из доступных опций. В идеале, большинство строителей своими руками хотят что-то, что выполняет свою работу, является надежным и не требует больших затрат на строительство. Это даже лучше, если он может использовать детали, которые у вас уже есть в наличии.Если вам все-таки нужно покупать детали, вы должны быть разумно уверены, что выбранная вами схема соответствует поставленной задаче. Как уже отмечалось, схемы, которые я показал, пришлось адаптировать для обеспечения надежности (особенно при низком выходном напряжении и большом токе). Несоблюдение защитных мер (ограничение тока, отключение вентилятора и перегрева) приведет к цепи, которая не только подведет вас, но и может взорвать цепь, которую вы тестируете.

Когда вы посмотрите на стоимость необходимых компонентов, вы очень быстро обнаружите, что они составляют довольно пугающую цифру.Просто трансформатор (-ы) будет дорогим, и хотя многие детали достаточно дешевы, это не относится к конденсаторам фильтра или радиаторам. Вы также должны предоставить корпус и другое оборудование, и это потребует значительной механической обработки для размещения счетчиков, вентиляторов, разъемов и т. Д. Очень сомнительно, что вы потратите меньше эквивалента 400 австралийских долларов в выбранной вами валюте, даже если у вас есть много мелких деталей на складе. Я видел двойной источник питания 0–30 В, 3 А всего за 325 австралийских долларов в сети, и очень сомнительно, что вы сможете построить его за меньшую плату, если у вас нет почти всего необходимого в своем «ящике для мусора».

, а не ни при каких обстоятельствах не следует рассматривать как конструктивное изделие! Он предназначен только для демонстрации того, что создание даже небольшого запаса скамейки — нетривиальное занятие, и что есть соображения, о которых вы, возможно, не задумывались. Некоторые из конструкций, которые вы найдете в других местах в сети, не очень хорошо спроектированы и не обеспечивают достаточного запаса прочности для транзистора с последовательным проходом (в частности), и в большинстве нет предупреждений о SOA транзистора, тепловом отказе или любых других вещах. это может пойти наперекосяк.Как показано в этой статье, есть много вещей, которые могут пойти не так, особенно если какая-либо часть поставки недооценена из-за неправильного использования, которое получит при нормальном использовании.

1. Что такое вообще вся эта штука с дизайном блока питания (электронная конструкция)
2. Регулируемый лабораторный источник питания — два варианта
3. Стабилизированный источник питания 0-30 В постоянного тока с контролем тока
4. Zdroj G400 (на чешском языке)
5. Трубка регулятора напряжения (Википедия)
6. Стабилизированный источник питания с двумя напряжениями, John Linsley-Hood (Wireless World, январь 1975 г.)
7. Термисторы NTC (www.resistorguide.com)

Страница опубликована и © ноябрь 2019 г.

Как запустить проект

Обзор

Это руководство расскажет о различных способах реализации ваших электронных проектов. В нем будут подробно описаны параметры напряжения и тока, которые вы, возможно, захотите сделать.Также будут учтены дополнительные соображения, которые вы должны учесть, если ваш проект является мобильным / удаленным или, другими словами, не будет находиться рядом с розеткой.

Если это действительно ваш первый электронный проект, у вас есть возможность прочитать это руководство или придерживаться рекомендованных материалов для проекта или платы разработки по вашему выбору. Комплект SparkFun Inventor’s Kit содержит USB-кабель, необходимый для питания, и отлично подходит для всех проектов в комплекте, а также для многих более сложных проектов.Если вы чувствуете себя подавленным, лучше всего начать с этого комплекта.

Рекомендуемая литература

Вот соответствующие уроки, которые вы, возможно, захотите проверить перед чтением этого:

Способы реализации проекта

Вот некоторые из наиболее распространенных методов, используемых для поддержки проекта:

• Питание от USB
• Настольный источник питания переменного тока
• Настенный адаптер переменного тока в постоянный (например, компьютер или ноутбук)
• Аккумуляторы

Четыре распространенных способа подачи питания на ваш проект

Какой вариант мне выбрать для поддержки моего проекта?

Ответ на этот вопрос во многом зависит от конкретных требований вашего проекта.

Питание от USB

Если вы начинаете с SparkFun Inventor’s Kit или другой базовой платы для разработки, вам, скорее всего, понадобится только USB-кабель. Arduino Uno — это пример, для которого требуется только кабель USB A — B для подачи питания на работу схем из комплекта. Вот несколько USB-кабелей из нашего каталога для питания вашего проекта от USB-порта.

Кабель USB от A до B — 6 футов

Это стандартная проблема USB 2.0 кабель. Это наиболее распространенный периферийный кабель типа «папа / папа» от А до В, из тех, что обычно…

Кабель USB micro-B — 6 футов

USB 2.0 типа A на 5-контактный микро-USB.Это новый разъем меньшего размера для USB-устройств. Разъемы Micro USB примерно вдвое дешевле…

Настольный источник питания переменного тока

Если вы занимаетесь строительными проектами и регулярно тестируете схемы, настоятельно рекомендуется приобрести настольный источник питания переменного тока. Это позволит вам установить напряжение на определенное значение в зависимости от того, что вам нужно для вашего проекта.Это также дает вам некоторую защиту, поскольку вы можете установить максимально допустимый ток. Затем, если в вашем проекте произойдет короткое замыкание, питание стенда отключится, надеюсь, что предотвратит повреждение некоторых компонентов в вашем проекте.

Вот несколько настольных источников питания переменного тока из нашего каталога.

Настенные адаптеры переменного тока в постоянный

Особый источник питания переменного тока в постоянный часто используется после проверки цепи. Этот вариант также хорош, если вы часто используете одну и ту же доску разработки снова и снова в своих проектах.Эти настенные адаптеры обычно имеют заданное выходное напряжение и ток, поэтому важно убедиться, что выбранный вами адаптер имеет правильные характеристики для проекта, который вы будете использовать, и не превышать эти характеристики. Вот несколько настенных адаптеров из каталога, которые предлагают несколько усилителей.

Для более актуальных проектов, ознакомьтесь с некоторыми из этих источников питания в нашем каталоге. Просто убедитесь, что в списке рекомендованных продуктов на странице продукта вы найдете кабель, подходящий для вашего региона.

Батареи

Если вы хотите, чтобы ваш проект был мобильным или базировался в удаленном месте, вдали от того, где вы можете получить настенное питание переменного тока из сети, батареи — это то, что вам нужно. Батарейки бывают самых разных, поэтому обязательно ознакомьтесь с последующими частями этого руководства, чтобы вы могли точно определить, что выбрать. Обычно выбираются щелочные батареи, аккумуляторы NiMH AA и литий-полимерные. Вот несколько батареек из каталога.

Литий-ионный аккумулятор — 2 Ач

Это очень тонкие и чрезвычайно легкие батареи на основе литий-ионной химии.Каждая ячейка выдает номинальное напряжение 3,7 В при 200…

Щелочная батарея 9 В

Это ваши стандартные щелочные батарейки на 9 вольт от Rayovac. Даже не думайте пытаться перезарядить их.Используйте их с…

Никель-металлгидридный аккумулятор 2500 мАч — AA

Никель-металлогидридные аккумуляторные батареи AA емкостью 2500 мАч, 1,2 В. [Технология NiMH] (http://en.wikipedia.org/wiki/Nickel_metal_hy…

Если вашему проекту требуется определенное напряжение или немного больше тока от батареи, попробуйте добавить повышающий преобразователь или импульсный стабилизатор.Вы можете снимать переменное напряжение с батареи и выдавать заданное напряжение 5 В. В зависимости от платы и компонентов, используемых в вашем проекте, вы потенциально можете выводить 9 В или 10 В в зависимости от конфигурации. Вам просто нужно убедиться, что вы получили необходимые компоненты для построения вашей схемы, чтобы выходное напряжение превышало 5 В. Вот несколько конвертеров из нашего каталога.

LiPower — повышающий преобразователь

Плата LiPower основана на невероятно универсальном повышающем преобразователе TPS61200.Плата сконфигурирована для использования с Li…

Рекомендации по напряжению / току

Сколько напряжения мне нужно для Project X?

Это во многом зависит от схемы, поэтому на этот вопрос нет простого ответа. Однако большинство микропроцессорных плат для разработки, таких как Arduino Uno, имеют на борту регулятор напряжения.Это позволяет нам подавать напряжение в указанном диапазоне выше регулируемого. Многие микропроцессоры и микросхемы на платах разработки работают от 3,3 В или 5 В, но имеют регуляторы напряжения, которые могут работать от 6 до 12 В.

Питание поступает от источника питания и затем регулируется регулятором напряжения, так что каждая микросхема получает постоянное напряжение, даже если потребляемый ток может колебаться в разное время. Здесь, в SparkFun, мы используем блоки питания 9 В для многих наших продуктов, которые работают в режиме 3.Диапазон от 3 до 5 В. Однако, чтобы проверить, какое напряжение является безопасным, рекомендуется проверить техническое описание регулятора напряжения на плате разработки, чтобы узнать, какой диапазон напряжения рекомендуется производителем.

Сколько тока мне нужно для Project X?

Этот вопрос также зависит от макетной платы и микропроцессора, которые вы используете, а также от того, какие схемы вы планируете подключать к ним. Если ваш источник питания не может дать вам количество энергии, необходимое для проекта, схема может начать работать странным и непредсказуемым образом.Это также известно как потемнение.

Как и в случае с напряжением, рекомендуется проверить таблицы данных и оценить, что может понадобиться различным частям схемы. Также лучше округлить и предположить, что вашей схеме потребуется больше тока, чем для обеспечения достаточного тока. Если ваша схема включает элементы, требующие большого количества тока, такие как двигатели или большое количество светодиодов, вам может потребоваться большой источник питания или даже отдельные источники питания для микропроцессора и дополнительных двигателей.В противном случае падение мощности может привести к сбросу микропроцессора, недостаточному крутящему моменту двигателя или неполному горению светодиодных индикаторов. Опять же, всегда в ваших интересах получить блок питания, рассчитанный на более высокий ток, и не использовать дополнительные по сравнению с блоком, который не может обеспечить достаточно.

Не знаете, насколько актуален ваш проект?

После того, как вы некоторое время поиграете со схемами, будет легче оценить количество тока, которое требуется вашему проекту.Тем не менее, распространенные способы выяснить это экспериментально — либо использовать настольный источник питания переменного тока постоянного тока, который имеет считывание тока, либо использовать цифровой мультиметр для измерения тока, идущего в вашу схему во время ее работы. Это даст вам общее представление о том, какой блок питания выбрать для вашего проекта.

Если вы не знаете, как измерить ток с помощью мультиметра, обратитесь к нашему руководству по мультиметру.

Мы настоятельно рекомендуем иметь цифровой мультиметр в вашем электронном ящике.Он отлично подходит для измерения силы тока или напряжения.

Подключения

Как подключить аккумулятор или источник питания к цепи?

Есть много способов подключить источник питания к вашему проекту.

Общие способы подключения питания к вашей цепи

Настольные переменные блоки питания обычно подключаются к цепям напрямую с помощью банановых разъемов или проводов. Они также похожи на разъемы на кабелях щупов мультиметра.

Кабели с крючками от банана к микросхеме

Это различные кабели с выводами для подключения к мультиметрам, источникам питания, осциллографам, функциональным генераторам и т. Д. Кабели…

Кабели из банана в банан

Это различные кабели с выводами для подключения к мультиметрам, источникам питания, осциллографам, генераторам функций и т. Д.Кабели…

Кабель от банана к аллигатору

Это различные кабели с выводами для подключения к мультиметрам, источникам питания, осциллографам, генераторам функций и т. Д.Кабели…

Многие проекты сначала строятся на макетной плате с использованием проводов в качестве прототипа, прежде чем они станут конечным продуктом. Существует множество способов питания вашей макетной платы, многие из них используют те же разъемы, которые упоминаются здесь.

Как только проект проходит стадию прототипирования, он обычно попадает на печатную плату. Если вы планируете сделать схему один или два раза, можно перенести схему на макетную плату и вручную подключить схему для защиты проекта.Если вы планируете создавать схему более нескольких раз, вы можете подумать о разработке схемы с помощью программного обеспечения САПР (например, Eagle), чтобы сэкономить время при подключении проекта или если вы планируете уменьшить размер всей схемы.

Комплект SparkFun ProtoShield

SparkFun ProtoShield Kit позволяет вам настроить свой собственный щит Arduino, используя любую схему, которую вы можете придумать, а затем …

Одним из наиболее распространенных разъемов питания, используемых на готовой печатной плате, как в бытовой электронике, так и в электронике для хобби, является цилиндрический разъем, также известный как цилиндрический разъем.Они могут различаться по размеру, но все они работают одинаково и обеспечивают простой и надежный способ поддержки вашего проекта. В зависимости от вашего дизайна вы также можете получать питание от USB-порта компьютера или настенного адаптера.

Разъем SparkFun USB-C

SparkFun USB-C Breakout обеспечивает в 3 раза большую мощность, чем предыдущая плата USB, при этом каждый вывод на соединении размыкается…

Батареи обычно хранятся в футляре, который удерживает батареи и подключает цепь с помощью проводов или цилиндрического разъема.Некоторые батареи, такие как литий-полимерные ионные батареи, часто используют разъем JST. Вот несколько из нашего каталога.

Держатель батареи 9 В

Этот держатель батареи 9 В позволяет вашей батарее плотно защелкнуться и удерживать ее на месте, что отлично подходит в ситуациях, когда вы надеваете…

Чтобы узнать больше о различных разъемах питания, см. Наше руководство по разъемам.

Основные сведения о разъеме

18 января 2013 г.

Разъемы — главный источник путаницы для людей, только начинающих заниматься электроникой. Количество различных вариантов, терминов и названий соединителей может сделать выбор одного или найти тот, который вам нужен, непростым. Эта статья поможет вам окунуться в мир разъемов.

Дистанционное / мобильное питание

Какую батарею мне выбрать?

Когда вы запитываете удаленную цепь, все еще возникают те же проблемы с поиском батареи, которая обеспечивает правильное напряжение и ток.Срок службы или емкость аккумулятора — это показатель общего заряда аккумулятора. Емкость аккумулятора обычно оценивается в ампер-часов, (Ач) или миллиампер-час (мАч), и это говорит вам, сколько ампер может обеспечить полностью заряженный аккумулятор за период в один час. Например, аккумулятор емкостью 2000 мАч может обеспечивать ток до 2 А (2000 мА) в течение одного часа.

Размер, форма и вес аккумулятора также следует учитывать при создании мобильного проекта, особенно если он будет летать на чем-то похожем на небольшой квадрокоптер.Вы можете получить приблизительное представление о разнообразии, посетив этот список в Википедии. Узнайте больше о типах аккумуляторов в нашем руководстве по аккумуляторным технологиям.

Батареи, подключенные последовательно и параллельно

Вы можете добавлять батареи последовательно или параллельно, чтобы получить желаемое напряжение и ток, необходимые для вашего проекта. Когда две или более батареи помещаются в серии , напряжения батарей складываются. Например, свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы фактически состоят из шести одноэлементных свинцово-кислотных аккумуляторов, соединенных последовательно; шестерка 2.Ячейки 1 В в сумме дают 12,6 В. При последовательном соединении двух батарей рекомендуется, чтобы они были одного химического состава. Кроме того, будьте осторожны при последовательной зарядке аккумуляторов, так как многие зарядные устройства рассчитаны только на одноэлементную зарядку.

При подключении двух или более батарей в параллельно емкости увеличиваются. Например, четыре батареи AA, подключенные параллельно, по-прежнему будут вырабатывать 1,5 В, однако емкость батарей увеличится в четыре раза.

Какая емкость аккумулятора мне нужна для моего проекта?

На этот вопрос легче ответить, если вы определили величину тока, который обычно потребляет ваша схема.В следующем примере мы будем использовать оценку. Однако рекомендуется измерять ток, потребляемый вашей схемой, с помощью цифрового мультиметра, чтобы получить точные результаты.

В качестве примера давайте начнем со схемы, оценим ее текущий выходной ток, затем выберем батарею и посчитаем, как долго схема будет работать от батареи. Давайте выберем микроконтроллер ATmega 328, который станет нашим мозгом для схемы. В нормальных условиях он потребляет около 20 мА. Давайте теперь подключим три красных светодиода и стандартные резисторы ограничения тока 330 Ом к цифровым контактам ввода / вывода микроконтроллера.В этой конфигурации каждый добавленный светодиод заставляет схему потреблять примерно на 10 мА больше тока. Теперь давайте подключим к микроконтроллеру два мотора Micro Metal. Каждый из них при включении потребляет примерно 25 мА. Наш общий возможный текущий розыгрыш сейчас составляет:

Давайте выберем для этого стандартную щелочную батарею AA, потому что она имеет более чем достаточный ток (до 1 А), имеет приличную емкость батареи (обычно в диапазоне от 1,5 Ач до 2,5 Ач) и очень распространена. Мы предположим, что в этом примере среднее значение составляет 2 Ач.Обратной стороной использования AA является то, что он имеет выходное напряжение только 1,5 В, а поскольку остальные наши компоненты будут работать от 5 В, нам необходимо увеличить напряжение. Мы можем использовать этот повышающий разрыв на 5 В, чтобы получить необходимое нам напряжение, или мы можем использовать три батареи AA последовательно, чтобы приблизить нас к необходимому напряжению. Три последовательно включенных АА дают нам напряжение 4,5 В (3 раза по 1,5 В). Вы также можете добавить еще одну батарею на 6 В и регулировать напряжение в соответствии с требованиями вашей схемы.

Чтобы рассчитать, как долго цепь будет работать от батареи, мы используем следующее уравнение:

Для схемы, питаемой параллельно от 3 АА и подключенной к цепи с постоянным потребляемым током 100 мА, это соответствует:

В идеале мы могли бы получить 60 часов автономной работы от этих трех щелочных батарей AA в этой параллельной конфигурации.Однако рекомендуется «снижать номинальные характеристики» аккумуляторов, что означает предполагать, что время автономной работы будет ниже идеального. Давайте консервативно скажем, что мы получим 75% идеального времени автономной работы и, следовательно, около 45 часов автономной работы для нашего проекта.

Срок службы батареи также может варьироваться в зависимости от фактического потребляемого тока. Вот график для батареи Energizer AA, показывающий ожидаемое время автономной работы при постоянном потреблении тока.

Energizer AA, ток и время работы от батареи

Это лишь одна из многочисленных конфигураций, которые вы можете использовать для удаленного управления вашим проектом.

Стресс-тестирование

Теперь, когда вы выбрали источник питания и разъем, обязательно протестируйте свой проект и понаблюдайте за его поведением. В зависимости от производителя блоки питания могут иметь разную производительность. Обязательно протестируйте сетевой адаптер в течение определенного периода времени, чтобы убедиться, что микроконтроллер не отключится, а блок питания не сбросится под нагрузкой.Для определенных проектов, использующих емкостные сенсорные датчики, обязательно проверьте, нет ли задержек, вызванных шумными источниками питания.

Если вы управляете своим проектом удаленно, обязательно проверяйте его с аккумулятором. Батареи могут обеспечивать разную мощность в зависимости от подключенной нагрузки и химического состава батареи. Это также может привести к отключению микроконтроллера или прекращению подачи питания.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Теперь вы должны знать наиболее распространенные способы питания вашей цепи и то, как определить, какой из них лучше всего подходит для вас, в зависимости от конкретных требований вашего проекта.Теперь вы можете сделать лучшее суждение, исходя из соображений тока, напряжения, разъема и мобильности для вашего проекта. Ознакомьтесь с этими другими замечательными руководствами для мониторинга, управления или поддержки вашего проекта!

Руководство по подключению зарядного устройства USB LiPo

Как заряжать LiPo аккумуляторы с помощью зарядного устройства USB LiPo. Плюс как доработать зарядное устройство, чтобы выставить ток заряда.

Или посмотрите несколько идей в блогах:

— Основы схемотехники

Линейный источник питания — это блок питания (БП), не содержащий никаких коммутационных или цифровых компонентов.Он обладает некоторыми выдающимися характеристиками по сравнению с импульсными блоками питания, такими как очень низкий уровень шума и пульсаций, невосприимчивость к помехам от сети, простота, надежность, простота конструкции и ремонта. Они также могут генерировать очень высокие напряжения (тысячи вольт) и очень низкие напряжения (менее 1 В). Они могут легко генерировать несколько выходных напряжений. С другой стороны, они большие по размеру, тяжелые и требуют большего теплоотвода. Линейные источники питания существуют уже несколько десятилетий, задолго до появления полупроводников.

могут быть фиксированными, например, в качестве источника питания 5 В, который может потребоваться для логической схемы, или нескольких фиксированных источников питания, необходимых для ПК (+5, +12 или -12 В). На настольном лабораторном блоке питания вы можете использовать переменный блок питания. В дополнение к одиночным источникам вы также можете получить двойные источники питания, скажем, для схем операционного усилителя ± 15 В, и даже источники двойного слежения, которые синхронизированы по напряжению друг с другом в источниках питания, дрейф которых не является незначительным.

Некоторые примеры:

• Логические и микропроцессорные схемы +5 В
• Светодиодное освещение + 12 В, общая электроника
• Цепи ОУ ± 15 В
• Блок питания для стендовых испытаний 0-30 В
• +14.Зарядное устройство на 5 В

В этой статье мы рассмотрим отдельные компоненты блока питания, а затем с нуля спроектируем небольшой блок питания 12 В и регулируемый двойной блок питания 1–30 В.

Разбор линейного блока питания

• Секция ввода сети содержит соединения с сетью, обычно выключатель, предохранитель и своего рода контрольную лампу. Используйте хорошее заземление и изолируйте все силовые части внутренней проводки изоляцией для защиты от случайного контакта.

• Трансформатор выбирается в соответствии с требуемым выходным напряжением и эффективно изолирует все другие цепи от подключения к сети.Трансформатор может иметь несколько отводов первичной обмотки для обеспечения различных входных напряжений сети и несколько отводов вторичной обмотки, соответствующих требуемому выходному напряжению. Кроме того, между отводом первичной и вторичной обмоток имеется экран из медной фольги, который помогает уменьшить емкостную связь с высокочастотным сетевым шумом.

• Выпрямитель может быть таким простым, как одинарный диод (не подходит), двухполупериодный мост с центральным отводом или двухполупериодный мост. Следует указать используемые диоды (выпрямители).Они дешевые и маленькие, и в них используются более крупные, чем предполагалось. По моему опыту ремонта многих неисправных блоков питания, проблемы обычно вызваны выходом из строя диода либо из-за слишком большого тока, либо из-за скачков напряжения в сети. Учитывая это, выберите диод с высоким PIV (пиковое обратное напряжение). Когда вы устанавливаете диоды, держите выводы на длинной стороне, так как именно здесь рассеивается большая часть их тепла. В высоковольтных источниках питания часто встречаются небольшие конденсаторы, подключенные параллельно диодам, чтобы помочь им быстрее восстанавливаться.

• Конденсатор — очень трудолюбивый компонент, который должен заряжаться до пика вторичного напряжения (Vsec * 1,414), а затем быстро разряжаться в нагрузку. Конденсаторы из алюминиевой фольги представляют собой рулон туалетной бумаги и алюминия, заполненный маслом, и они имеют репутацию высыхающих и, как следствие, потери емкости. Если возможно, разместите их подальше от источников тепла в вашей планировке. Танталовые конденсаторы имеют гораздо более низкое последовательное сопротивление (эквивалентное последовательное сопротивление), поэтому лучше справляются с пульсациями.Вы можете использовать их в цепи регулятора. При разводке старайтесь свести все заземления в одну точку. Конденсатор — хорошее место для использования. На приведенном ниже рисунке показан резистор, который является отличной технологией для удаления воздуха из этого колпачка при выключенном блоке питания. Регулятор также должен иметь небольшой выходной ток, когда он не находится под нагрузкой; 1к будет достаточно.

На рисунке ниже зеленая кривая представляет собой то, как форма волны выглядела бы без конденсатора, а красная форма волны — это «пополнение» конденсатора на каждом полупериоде, а затем разряд из-за тока нагрузки.Результирующая форма волны — это пульсирующее напряжение.

• Регулятор бывает разных типов: последовательный, шунтирующий, простой и сложный. Будет отдельная статья о регуляторах, но в этом руководстве мы сосредоточимся на разработке двух простых регуляторов на основе IC с фиксированным регулятором 7812 и регулируемым регулятором LM317.

Разработка блока питания похожа на чтение на иврите: вы начинаете с конца и продвигаетесь к началу.Ключевая спецификация — это напряжение, которое мы хотим на выходе, и сколько тока мы можем получить от него без падения напряжения. Для этого проекта давайте нацелимся на 12 В при 1 А и 3 В на регуляторе. У любого регулятора должна быть определенная необходимая разница между входным и выходным напряжениями для правильной работы. Если не указано иное, предположите, что это минимум 3 В. Некоторые из используемых здесь регуляторов рассчитаны только на 2 В.

Если на выходе нужно 12В, то на конденсаторе нужно 12 + 3 = 15В.Теперь, когда этот конденсатор заряжается и разряжается, должна присутствовать переменная составляющая, и это пульсирующее напряжение (пульсации V _, ). Чем больше ток, потребляемый конденсатором, тем хуже пульсации, и это тоже нужно указать. При выборе 10%, т.е. 1,2 В (размах), ограничение рассчитывается следующим образом:

, где f — 50 или 60 в зависимости от частоты вашей сети. Следовательно, нам нужно:

Это возвращает нас к диодам. Поскольку диоды обеспечивают не только ток нагрузки, но и ток заряда конденсатора, они будут использовать больший ток.

В двухполупериодном мосту ток 1,8 * I _{нагрузка} . В центрально-резьбовом 1,2 * I _{нагрузка} . Учитывая это, мы должны использовать диоды не менее 2 А.

Это возвращает нас к вторичной обмотке трансформатора и ее удельному напряжению. В любой надежной системе мы должны смотреть на допуски. Если мы будем следовать только минимальным требованиям к конструкции, вход регулятора может упасть ниже уровня выпадения напряжения, что в значительной степени повлияет на сеть. В коммерческих проектах обычно указывается ± 10%, поэтому, если у нас напряжение 230 В, это означает, что оно может упасть до 207 В.

Таким образом, необходимое напряжение на вторичной обмотке будет следующим:

, где 0,92 — КПД трансформатора, а 0,707 — 1 / √2

V _reg — падение напряжения регулятора, V _rect — падение напряжения на 2 диодах, которое составляет 2 * 0,7 для цепи центрального отвода и 4 * 0,7 для полного моста. Пульсация V была указана как 10% от 12 В или 1,2 В, поэтому

В _сек = 15,03 В

Это означает, что готового трансформатора на 15 В должно хватить.Иногда вам не удается найти подходящий трансформатор, и вам нужно выбрать другой с более высоким напряжением. Обратной стороной этого является то, что на регуляторе будет более высокое напряжение, и, как следствие, большая мощность рассеивается в его радиаторе.

Последнее, что нужно сейчас указать, — это размер трансформатора в ВА. Это простая и распространенная ошибка — думать, что ВА будет V _сек * I _{нагрузка} , т.е. 15 * 1 = 15ВА. Но мы не должны забывать, что трансформатор также заряжает конденсатор, поэтому, в зависимости от конфигурации, 1.2 или 1,8 * I _{нагрузка} означает большую разницу, т.е. 1,8 * 1 * 15 = 27ВА.

На этом мы завершаем дизайн. А как насчет предохранителя? Это целая наука, но для этого простого блока питания я бы оценил его в 2 раза больше первичного входного тока. Таким образом, в данном случае ВА равно 27, а напряжение сети — 230 В, а I = 2 * 27/230 = 250 мА.

Теперь мы можем добавить к регулятору последние несколько компонентов:

Для C1 мы разработали 4200 мкФ. Но поскольку регулятор удалит большую часть пульсации, она может быть меньше или вдвое меньше той, что составляет 2200 мкФ.Назначение C2 и C3 — обеспечение стабильности и помехоустойчивости регулятора. National Linear обычно составляет C2 10 мкФ и C1 1 мкФ. В идеале это должны быть танталовые типы, но если вы вынуждены использовать алюминий, вам следует удвоить ценность.

D3 часто пренебрегают, но он важен. Если произойдет короткое замыкание на входе регулятора, любая накопленная емкость в нагрузке Vcc, включая C3, разрядится на заднюю часть регулятора и, возможно, погаснет его. Но D3 обходит это стороной.

Теперь давайте заменим фиксированный регулятор на регулируемый на основе популярного и простого в использовании LM317 и добавим дополнительную отрицательную версию LM337, чтобы сформировать двойной регулируемый блок питания.Обратите внимание, что мы использовали трансформатор с центральным отводом, а также полный мостовой выпрямитель. Следующие примечания в равной степени относятся к отрицательной половине блока питания. Единственное, что осталось разработать, — это R6 и R7.

Если вы сделаете R6 = 220, то для любого напряжения между V _max и V _min , R7 = (176 * V _из ) — 220. Итак, если вы хотите 9 В, R7 будет 176 * 9 — 220 = 1к4. Вы можете использовать двойной горшок от 5 до 10k (линейный) для одновременной регулировки обеих сторон. Трансформатор с вторичной обмоткой 25/0/25 подойдет.C8 и C9 обеспечивают помехоустойчивость и могут составлять 10 мкФ. C10 и C11 — 1 мкФ, а C4 и C7 — 1000 мкФ. Минимальное выходное напряжение составляет около 1,25 В.

Некоторые примеры небольших линейных блоков питания своими руками

Design (простое пошаговое руководство)

Ищете помощь в разработке источника питания 5 В самостоятельно? Что ж, добро пожаловать. В этом посте мы не только проектируем блок питания, но и узнаем о расчетных расчетах, которые вы можете сделать сами.

Схема источника питания — это очень простая схема в обучении электронике. Почти каждый в электронике пытается это сделать. И я не могу сказать вам, насколько это весело, когда вы закончите свой первый дизайн блока питания, протестируете его, и он будет работать нормально.

Хорошо!

Блок питания, который мы здесь разработаем, очень простой. Это линейный дизайн, основанный на технологиях, он будет проходить вас на каждом этапе проектирования, попытается представить все простым языком, выполнит некоторые математические вычисления i.е. Если в схеме используется конденсатор, вы должны знать, зачем он нужен и как рассчитывается его значение.

Надеюсь, вам понравится этот пост и вы чему-нибудь научитесь. На всякий случай, если вам нравится заниматься электроникой своими руками, то этот комплект для сборки блока питания (нажмите здесь) подойдет именно вам. Развлекайтесь 😀

Конструкция блока питания 5В постоянного тока

Проектирование любой схемы начинается с хорошо составленной общей блок-схемы. Это помогает нам спроектировать отдельные части схемы, а затем, в конце концов, собрать их вместе, чтобы получить полную схему, готовую к использованию.

Общая блок-схема этого проекта представлена ​​ниже. Все очень просто. Он состоит из следующих четырех основных подблоков.

• Трансформатор
• Схема выпрямителя
• Фильтр
• Регулятор

Сначала я объясню каждый блок в целом, а затем перейдем к проектированию. Думаю, нужно понимать, какой блок что делает в первую очередь.

Итак, давайте попробуем разобраться в каждом разделе по отдельности.

Трансформатор входной

Трансформатор — это устройство, которое может повышать или понижать уровни напряжения в соответствии с законом передачи энергии.

Вопрос в том, зачем нам это нужно в нашей конструкции снабжения?

Что ж, в зависимости от вашей страны, переменный ток, поступающий в ваш дом, имеет уровень напряжения 220/120 В. Нам нужен входной трансформатор, чтобы понизить входящий переменный ток до требуемого нижнего уровня, то есть близкого к 5 В (переменный ток). Этот более низкий уровень в дальнейшем используется другими блоками для получения необходимых 5 В постоянного тока.

Трансформатор — это устройство, которое используется для повышения или понижения уровня переменного напряжения, сохраняя одинаковую входную и выходную мощность.

Будьте осторожны, играя с этим устройством.

Поскольку вы используете сетевое напряжение, которое может быть слишком опасным. Никогда не прикасайтесь к клеммам голыми руками или плохими инструментами. Имейте хороший и достойный бесконтактный тестер напряжения и используйте его, чтобы всегда быть уверенным в том, какая линия находится под напряжением, идущим к трансформатору.

Выпрямительная цепь

Если вы думаете, что трансформатор просто снизил напряжение до 5 В постоянного тока. Извините, вы ошибаетесь, как когда-то я. Пониженное напряжение по-прежнему остается переменным. Чтобы преобразовать его в постоянный ток, нужна хорошая выпрямительная схема.

Схема выпрямителя — это комбинация диодов, расположенных таким образом, чтобы преобразовывать переменное напряжение в постоянное напряжение.

Без выпрямительной схемы невозможно получить необходимое выходное напряжение 5 В постоянного тока.Эта схема поставляется в красивых интегрированных корпусах, или вы также можете сделать ее с использованием четырех диодов. Вы увидите, как мы его проектируем, в следующих разделах.

В основном, существует два типа выпрямительных схем; полуволновой и двухполупериодный. Однако нас интересует полноценный выпрямитель, так как он более энергоэффективен, чем первый.

Фильтр

В практической электронике нет ничего идеального. Схема выпрямителя преобразует входящий переменный ток в постоянный, но, к сожалению, не превращает его в чистый постоянный ток.Выход выпрямителя пульсирует и называется пульсирующим постоянным током. Этот пульсирующий постоянный ток не считается подходящим для питания чувствительных устройств.
Итак, выпрямленный постоянный ток не очень чистый и имеет рябь. Задача фильтра — отфильтровывать эти пульсации и обеспечивать совместимость напряжения для регулирования.

Конденсаторный фильтр используется, когда нам нужно преобразовать пульсирующий постоянный ток в чистый или удалить искажения из сигнала

Практическое правило: напряжение постоянного тока должно иметь пульсации менее 10 процентов, чтобы можно было точно регулировать.

Лучшим фильтром в нашем случае является конденсаторный. Вы, наверное, слышали, конденсатор — это устройство, накапливающее заряд. Но на самом деле его лучше всего использовать как фильтр. Это самый недорогой фильтр для нашей базовой конструкции блока питания 5 В.

Регулятор

Регулятор — это линейная интегральная схема, в которой используется стабилизированное постоянное выходное напряжение. Регулировка напряжения очень важна, потому что нам не нужно изменять выходное напряжение при изменении нагрузки.

Всегда требуется выходное напряжение, независимое от нагрузки.ИС регулятора не только делает выходное напряжение независимым от переменных нагрузок, но и от изменений напряжения в сети.

Регулятор — это интегральная схема, используемая для обеспечения постоянного выходного напряжения независимо от изменений входного напряжения.

Надеюсь, вы разработали несколько основных концепций проектирования источников питания. Давайте пойдем дальше с реальной принципиальной схемой для нашей конкретной конструкции блока питания 5 В постоянного тока.

Принципиальная схема источника питания 5В постоянного тока

Ниже представлена ​​принципиальная схема указанного проекта.Вы получаете основной запас; напряжение и частота могут зависеть от вашей страны, предохранителя; для защиты цепи, трансформатора, выпрямителя, конденсаторного фильтра, светодиодного индикатора и регулятора IC.

Блок-схема реализована в программном обеспечении NI Multisim, хорошем программном обеспечении для моделирования для студентов и начинающих электронщиков. Я рекомендую потратить немного времени на то, чтобы поиграть с ним.

Теперь перейдем к собственному дизайну.

Пошаговый метод проектирования источника питания 5 В постоянного тока

Вот в чем дело, мы сначала спроектируем каждую секцию, а затем соберем каждую из них, чтобы наш источник питания постоянного тока был готов для питания наших проектов.

Итак, приступим к делу шаг за шагом.

Вы думаете, я бы начал объяснение конструкции с трансформатора, но это не так. Трансформатор выбирается не сразу.

Шаг 1: Выбор регулятора IC

Выбор микросхемы регулятора зависит от вашего выходного напряжения. В нашем случае мы проектируем для выходного напряжения 5 В, мы выберем ИС линейного регулятора LM7805.

Следующим шагом в процессе проектирования является определение номинальных значений напряжения, тока и мощности выбранной ИС регулятора.Это делается с помощью таблицы данных регулятора IC.

Ниже приведены номинальные характеристики и схема контактов LM7805 из таблицы данных.

Спецификация 7805 также предписывает использовать конденсатор 0,1 мкФ на выходной стороне, чтобы избежать переходных изменений напряжения из-за изменений нагрузки. И 0,1 мкФ на входе регулятора, чтобы избежать пульсаций, если фильтрация находится далеко от регулятора.

Для дополнительной информации, для вывода положительного напряжения мы используем LM78XX.XX указывает значение выходного напряжения, а 78 указывает положительное выходное напряжение. Для выхода с отрицательным напряжением используйте LM79XX, 79 указывает отрицательное напряжение, а XX указывает значение выхода.

Шаг 2: Выбор трансформатора

Правильный выбор трансформатора означает экономию денег. Мы узнали, что минимальный вход для выбранной нами микросхемы регулятора составляет 7 В (см. Значения в таблице выше). Итак, нам нужен трансформатор для понижения основного переменного тока, по крайней мере, до этого значения.

Но между регулятором и вторичной обмоткой трансформатора тоже есть выпрямитель на диодном мосту.Выпрямитель имеет собственное падение напряжения, то есть 1,4 В. Нам также необходимо компенсировать это значение.

Итак, математически:

Это означает, что мы должны выбрать трансформатор со значением вторичного напряжения, равным 9 В или как минимум на 10% больше, чем 9 В.

Исходя из этого, для конструкции блока питания 5 В постоянного тока мы можем выбрать трансформатор с номинальным током 1 А и вторичным напряжением 9 В. Почему ток 1А? Поскольку IC регулятора имеет номинальный ток 1 А, это означает, что мы не можем пропускать ток, превышающий это значение.Выбор трансформатора с номинальным током выше этого потребует дополнительных денег. И нам это не нужно.

Шаг 3: Выбор диодов для моста

Как вы видите на принципиальной схеме, схема выпрямителя состоит из нескольких диодов. Чтобы сделать выпрямитель, нам нужно подобрать для него подходящие диоды. При выборе диода для мостовой схемы. Имейте в виду выходной ток нагрузки и максимальное пиковое вторичное напряжение трансформатора i-e 9В в нашем случае.

Вместо отдельных диодов вы также можете использовать один отдельный мост, который поставляется в корпусе IC. Но я не хочу, чтобы вы использовали его здесь, просто для обучения и игры с отдельными диодами.

Выбранный диод должен иметь номинальный ток больше, чем ток нагрузки (т.е. в данном случае 500 мА). И пиковое обратное напряжение (PIV) больше пикового вторичного напряжения трансформатора

Мы выбрали диод IN4001, потому что он имеет номинальный ток на 1 А больше, чем мы желаем, и пиковое обратное напряжение 50 В.Пиковое обратное напряжение — это напряжение, которое диод может выдерживать при обратном смещении.

Шаг 4: Выбор сглаживающего конденсатора и расчеты

При выборе подходящего конденсаторного фильтра необходимо учитывать его напряжение, номинальную мощность и значение емкости. Номинальное напряжение рассчитывается на основе вторичного напряжения трансформатора.

Практическое правило: номинальное напряжение конденсатора должно быть как минимум на 20% больше, чем вторичное напряжение. Итак, если вторичное напряжение составляет 13 В (пиковое значение для 9 В), то номинальное напряжение конденсатора должно быть не менее 50 В.

Во-вторых, нам нужно рассчитать правильное значение емкости. Это зависит от выходного напряжения и выходного тока. Чтобы найти правильное значение емкости, используйте формулу ниже:

Где,

Io = ток нагрузки, т.е. 500 мА в нашей конструкции, Vo = выходное напряжение, т.е. в нашем случае 5 В, f = частота, например, 50 Гц

В нашем случае:

Частота 50 Гц, потому что в нашей стране переменный ток 220 @ 50 Гц.У вас может быть сеть переменного тока 120 В при 60 Гц. Если да, то укажите значения соответственно.

Используя формулу конденсатора, практическое стандартное значение, близкое к этому значению, i-e 3.1847E-4, составляет 470 мкФ.

Другая важная формула приведена ниже. Это также можно использовать для расчета емкости конденсатора.

В данном случае R — сопротивление нагрузки. Rf — коэффициент пульсации, который должен быть менее 10% для хорошей конструкции. И на этом мы почти закончили с дизайном блока питания на 5 В.

Шаг 5. Обеспечение безопасности источника питания

Каждая конструкция должна иметь защитные приспособления для защиты от возгорания. Точно так же наш простой источник питания должен иметь один, то есть входной предохранитель. Входной предохранитель защитит наш источник питания в случае перегрузки.

Например, наша желаемая нагрузка может выдержать 500 мА. Если в случае, если наша нагрузка начнет плохо себя вести, есть вероятность заусенцев компонентов. Предохранитель защитит нашу поставку.

Практическое правило для выбора номинала предохранителя: он должен быть как минимум на 20% больше, чем ток нагрузки.

Разработанный нами простой блок питания способен выдавать ток 1 А, что в некоторых случаях может быть использовано. Если вы решили использовать его для таких случаев, то не забудьте прикрепить к микросхеме регулятора радиатор.

Больше удовольствия с электроникой

Электроника — это очень весело. Как только вы окунетесь в мир электроники, у вас всегда есть чем заняться.

Если вам нравится делать электронику своими руками, вам понравился этот пост, вы узнали все концепции дизайна, а теперь хотите создать свой собственный проект источника питания DIY.Вы хотите спаять и поиграть со всеми вышеупомянутыми компонентами, затем проверьте это, комплект источника питания Elenco (Amazon Link), вам будет интересен.

Кроме того, есть забавная книга под названием Make Electronics: Learning through discovery (Amazon link), , которая научит вас многим классным электронным устройствам на практике. Если вы найдете эту книгу интересной, попробуйте, и вы многому научитесь.

Заключение

Для меня, если вы любитель электроники или новичок, изучаете основы электроники, я бы порекомендовал вам разработать собственный лабораторный источник питания.

Он поможет вам изучить электронику, а также даст вам лучший лабораторный источник питания.

Я называю его лучшим, потому что вы сделаете его сами. И я не могу выразить словами, насколько весело играть с электроникой в ​​безопасной среде. Это похоже на обучение на практике

Не указывайте только источник питания 500 мА. Это может быть ваш источник питания 5 В постоянного тока с допустимым током до 500 мА. И это было то, что я знаю, как разработать источник питания постоянного тока на 5 В.

Надеюсь, это была вам какая-то помощь.

Спасибо и удачной жизни.

Прочие полезные сообщения

Eurorack — решение для самостоятельного изготовления биполярных модульных синтезаторов

Это простой в сборке биполярный блок питания Eurorack, который выдает чистый линейный источник биполярного напряжения +/- 12 В для синтезаторов Eurorack. Обратите внимание, что эта схема не обеспечивает 5В. Максимальный выход составляет 1 ампер, разделенный между положительной и отрицательной нагрузками.Обратите внимание, что максимальные нагрузки для всех блоков питания являются «теоретическими», поэтому не пытайтесь максимально использовать какой-либо блок питания. Можно добавить дополнительные радиаторы, чтобы приблизиться к теоретической максимальной мощности.

Эта схема / комплект имеет место на печатной плате для входного разъема постоянного тока для настенной бородавки, поэтому вам не нужно соединять настенную бородавку, а также евростойку, Molex (MOTM) и проводные выходы на печатной плате, чтобы обеспечить питание чтобы работать не только как блок питания Eurorack, питающий несколько модулей, но и как стендовый блок для тестирования сборок MOTM и Eurorack DIY.

В комплект входит все, кроме настенной бородавки переменного тока (ее можно легко купить на Amazon или на месте) и дополнительного выходного разъема (евро или MOTM). Чаще всего пользователь подключает выход (после тестирования!) К плате шины для питания нескольких модулей Eurorack через выходные контактные площадки, но при этом имеются места для 4-контактного усилителя (MOTM) и разъема Eurorack, если вы хотите использовать его в качестве настольного источника питания или если вы используете 4-контактный разъем для подачи питания на шинные платы.

Обратите внимание, что хотя в комплект входят регуляторы LM78 и LM79, выбранные для систем +/- 12 В, использование другой настенной бородавки и других регуляторов напряжения LM позволит использовать системы с напряжением +/- 9 или 15 В.

Вы должны поставить свою собственную настенную бородавку, которая выдает от 12 до 15 В переменного тока при токе от 500 до 1000 мА. Выход настенной бородавки ДОЛЖЕН быть AC. Эта стенная бородавка — хороший тому пример.

Это не должен быть первый комплект для сборки, поскольку он содержит в основном поляризованные детали, и неправильная установка может привести к возгоранию и / или разрушению других модулей Eurorack. Несмотря на то, что комплект несложен в сборке и имеет небольшое количество деталей, необходимо внимательно следить за процессом сборки, чтобы не допустить ошибок.

Схема очень проста: поступает биполярный сигнал питания переменного тока, который выпрямляется диодами на положительную и отрицательную мощность, а затем регулируется до 12 В с каждой стороны.Резисторы 2,4 кОм обеспечивают нагрузку, гарантирующую, что схема работает даже без модулей, потребляющих ток, а большие конденсаторы предназначены для очистки сигналов питания. Меньшие колпачки и дополнительные диоды нужны только для безопасности.

Я не несу ответственности за любой ущерб, причиненный в результате сборки, установки или использования этого источника питания. Создавайте и пользуйтесь на свой страх и риск!

Coda Effects — Сделайте свой собственный блок питания DIY: да или нет?

Это довольно дорого (и я должен признать, что я бы предпочел добавить еще один пух, который мне не нужен — хорошая педаль к моему педалборду, чем блок питания! 😁) и различия в между несколькими моделями на рынке не очень очевидно …

Как работает блок питания?

Легко? Не совсем! Давайте углубимся в предмет, заглянув внутрь моего блока питания, Carl Martin Pro Power:

Основным элементом является трансформатор.

Не этот, конечно 😁 (бадум тсс!)

Как следует из названия, может преобразовывать переменный ток 220 В из розетки в меньшее напряжение. Это трансформатор R10, который обеспечивает выходное напряжение 15 В.

Но нашим педалям нужен постоянный ток (DC)! Для перехода от переменного тока к постоянному обычно используется диодный мост. Остающийся ток стабилизируется конденсаторами, которые генерируют постоянный ток, который имеет много оставшихся пульсаций.

Чтобы сделать его более плавным, у есть два регулятора напряжения, которые вы можете увидеть здесь :

Действительно, они обеспечивают высокий ток 1,5А каждый ! Это LM317, и они используются для обеспечения тока, достаточного для всех выходов источника питания. Carl Martin Pro Power имеет два выхода по 500 мА и шесть выходов по 100 мА, что в сумме составляет 1600 мА, что ниже макс. может обеспечить.

Видно, что у них огромные радиаторы, которые касаются корпуса, когда он закрыт.Они очень важны, потому что регуляторы рассеивают МНОГО тепла ! Рассеиваемая мощность 1,5 Вт может выделять тепло до 100 ° C. Таким образом, важно иметь хорошую систему отвода тепла, чтобы избежать возгорания!

Также можно увидеть много электролитических конденсаторов: