Kiçik Yük - Sabit Cari Yük: 4 Addım (Şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Özümü bir dəzgah PSU inkişaf etdirirəm və nəhayət, necə işlədiyini görmək üçün ona yük tətbiq etmək istədiyim yerə çatdım. Dave Jones -un əla videosunu izlədikdən və bir neçə digər internet resursuna baxdıqdan sonra Tiny Load ilə tanış oldum. Bu, təxminən 10 amperi idarə edə bilən sabit bir cərəyan yüküdür. Gərginlik və cərəyan çıxış tranzistorunun dərəcələri və soyuducunun ölçüsü ilə məhdudlaşır.

Demək lazımdır ki, həqiqətən çox ağıllı dizaynlar var! Tiny Load, həqiqətən də sadə və sadədir, Deyvin dizaynında cüzi bir dəyişiklikdir, amma idarə edə biləcəyindən daha çox şirə almadığı müddətcə, hələ də bir psu sınamaq üçün lazım olan gücü dağıtacaq.

Kiçik Yükdə cərəyan sayğacı yoxdur, ancaq xarici ampermetr qoşa və ya geribildirim rezistorundakı gərginliyi izləyə bilərsiniz.

Dizaynı qurduqdan sonra bir qədər dəyişdim, buna görə burada təqdim olunan versiyada açıldığını və açar üçün daha yaxşı bir pcb modelinin olduğunu söyləmək üçün bir LED var.

Şematik və PCB düzeni burada PDF faylları və JPEG şəkilləri olaraq təqdim olunur.

Addım 1: Əməliyyat prinsipi

Elektron prinsipləri yaxşı bilməyənlər üçün, dövrənin necə işlədiyini izah edirik. Bütün bunlar sizə yaxşı məlumdursa, irəliləməkdən çekinmeyin!

Kiçik Yükün ürəyi, yükdə axan cərəyanı təyin etdiyiniz bir dəyərlə müqayisə edən LM358 ikili op-ampdir. Op-amperlər cərəyanı birbaşa aşkar edə bilmirlər, buna görə cərəyan, cərəyan algılayıcı rezistor kimi tanınan R3 rezistoru tərəfindən op-ampin aşkar edə biləcəyi bir gərginliyə çevrilir. R3 -də axan hər amp üçün 0,1 volt istehsal olunur. Bu Ohm qanunu ilə göstərilir, V = I*R. R3 həqiqətən aşağı bir dəyər olduğu üçün 0,1 ohm həddindən artıq istiləşmir (yaydığı güc I²R tərəfindən verilir).

Ayarladığınız dəyər bir referans gərginliyinin bir hissəsidir - yenə də op -amp cərəyanı aşkar edə bilmədiyi üçün gərginlik istifadə olunur. Referans gərginliyi ardıcıl olaraq 2 diod tərəfindən istehsal olunur. Hər bir diod, içərisindən bir cərəyan keçdiyi zaman, 0.65 volt bölgəsində bir gərginlik inkişaf etdirəcək. Adətən bu dəyərin hər iki tərəfində 0,1 volta qədər olan bu gərginlik silikon p-n qovşaqlarının xas xüsusiyyətidir. Beləliklə, istinad gərginliyi təxminən 1,3 voltdur. Bu dəqiq bir cihaz olmadığı üçün burada böyük dəqiqliyə ehtiyac yoxdur. Diodlar cərəyanlarını bir rezistor vasitəsilə alırlar. batareyaya qoşulub. Yükü maksimum 10 amperə təyin etmək üçün istinad gərginliyi bir qədər yüksəkdir, buna görə çıxış gərginliyini təyin edən potensiometr, gərginliyi bir qədər aşağı salan 3k rezistorla ardıcıl olaraq bağlanır.

Referans və cari algılama rezistoru bir-birinə bağlı olduğundan və op-ampin sıfır volt bağlantısına qoşulduğundan, op-amp iki dəyər arasındakı fərqi aşkar edə və çıxışı tənzimləyə bilər ki, fərq sıfıra yaxın olsun. Burada istifadə olunan əsas qayda, bir op-ampin həmişə iki girişi eyni gərginlikdə olması üçün çıxışını tənzimləməyə çalışmasıdır.

Batareyanın hər tərəfinə bağlanan elektrolitik kondansatör var ki, hər hansı bir səs-küydən qurtulmaq üçün op-amp təchizatına daxil olur. Diodlar arasında yaranan səs -küyü azaltmaq üçün başqa bir kondansatör var.

Kiçik Yükün iş sonu bir MOSFET (Metal Oksid Yarımkeçirici Sahə Təsiri Transistoru) tərəfindən formalaşır. Çöp qutumda olduğu və bu məqsəd üçün kifayət qədər gərginlik və cərəyan reytinqinə malik olduğu üçün bunu seçdim, ancaq yenisini alırsınızsa, daha uyğun qurğular tapılacaq.

Mosfet dəyişən bir müqavimət rolunu oynayır, burada drenajın sınamaq istədiyiniz təchizatın + tərəfinə, mənbəyi R3 -ə, oradan da sınamaq istədiyiniz təchizatın ucuna və qapının bağlı olduğu op-amp çıxışına. Qapıda heç bir gərginlik olmadıqda, mosfet drenajı ilə mənbəyi arasında açıq bir dövrə kimi çıxış edir, ancaq müəyyən bir dəyərdən ("eşik" gərginliyi) yuxarı keçdikdə keçirməyə başlayır. Qapı gərginliyini kifayət qədər qaldırın və müqaviməti çox aşağı olacaq.

Beləliklə, op-amp, qapı gərginliyini R3-dən axan cərəyanın potensialiometrini çevirərək təyin etdiyiniz istinad gərginliyinin hissəsinə bərabər olan bir gərginliyin yaranmasına səbəb olduğu bir səviyyədə saxlayır.

Mosfet bir rezistor kimi davrandığından, üzərində gərginlik və içindən axan cərəyan var ki, bu da güc şəklində istilik şəklində yayılmasına səbəb olur. Bu istilik bir yerə getməlidir, əks halda tranzistoru çox tez məhv edər, bu səbəbdən soyuducuya bağlanır. Soğutucunun ölçüsünü hesablamaq üçün riyazi sadədir, eyni zamanda bir az qaranlıq və sirrlidir, lakin yarıkeçirici qovşağından xarici havaya hər bir hissədən istilik axını və qəbul edilə bilən temperatur artımını maneə törədən müxtəlif istilik müqavimətlərinə əsaslanır. Beləliklə, qovşaqdan tranzistor qutusuna, korpusdan soyuducuya və soyuducudan havaya istilik müqavimətinə sahibsiniz, bunları ümumi istilik müqaviməti üçün bir araya gətirin. Bu ° C/W olaraq verilir, buna görə də hər vat üçün temperatur bu dərəcə artacaq. Bunu ətraf istiliyinə əlavə edin və yarımkeçirici qovşağınızın işləyəcəyi temperaturu əldə edin.

Addım 2: Parçalar və Alətlər

Kiçik Yükü əsasən zibil qutu hissələrindən istifadə edərək qurdum, buna görə bir az özbaşına!

PCB ucuz olduğu üçün sahib olduğum SRBP (FR2) -dən hazırlanmışdır. 1oz mislə örtülmüşdür. Diodlar və kondansatörlər və mosfet köhnə istifadə olunanlardır və op-amp ucuz olduğu üçün bir müddət əvvəl aldığım 10 paketdən biridir. Bunun üçün bir smd cihazı istifadə etməyin yeganə səbəbi xərcdir - 10 smd cihazın qiyməti, 1 çuxurdan keçənə bərabərdir.

• 2 x 1N4148 diod. Daha çox cərəyan yükləmək istəyirsinizsə daha çox istifadə edin.
• MOSFET tranzistoru, bir BUK453 istifadə etdim, çünki məndə belə olub, amma bəyəndiyiniz şeyi seçin, cari reytinq 10A -dan yuxarı olduqda, eşik gərginliyi təxminən 5v -dən aşağıdır və Vds gözlədiyiniz maksimumdan yüksəkdir istifadə edin, yaxşı olmalıdır. Keçid üçün deyil, xətti tətbiqlər üçün hazırlanmış birini seçməyə çalışın.
• 10k potansiyometr. Köhnə bir televizordan sökdüyüm bir şey olduğu üçün bu dəyəri seçdim. Eyni pin aralığına malik olanlar geniş yayılmışdır, amma montaj pabuçlarından əmin deyiləm. Bunun üçün lövhənin düzülüşünü dəyişdirməli ola bilərsiniz.
• Potansiyometrə uyğun düymə
• 3k rezistor. 3.3k də eyni şəkildə işləməlidir. Göstərilən 2-diodlu istinadla daha çox cərəyan yükləyə bilmək istəyirsinizsə daha aşağı bir dəyər istifadə edin.
• LM358 op-amp. Həqiqətən, hər hansı bir tədarük, dəmiryolu-rels tipi işi etməlidir.
• 22k müqavimət
• 1k rezistor
• 100nF kondansatör. Filmdən istifadə etməyimə baxmayaraq bu həqiqətən keramika olmalıdır
• 100 uF kondansatör. Ən azı 10V gərginliyə ehtiyac var
• 0.1 ohm müqavimət, minimum 10W. İstifadə etdiyim həddindən artıq ölçülüdür, yenə də qiymət burada əsas faktor idi. 25W 0,1 ohm həcmli metal bir rezistor, daha yüksək qiymətləndirilən növlərdən daha ucuzdur. Qəribə amma doğrudur.
• Soyuducu - köhnə bir CPU soyuducu yaxşı işləyir və üstünlüyü var, əgər ehtiyacınız olarsa, bir fan bağlamaq üçün nəzərdə tutulmuşdur.
• Termal soyuducu birləşmə. Keramika əsaslı birləşmələrin metaldan daha yaxşı işlədiyini öyrəndim. Sahib olduğum Arctic Cooling MX4 istifadə etdim. Yaxşı işləyir, ucuzdur və çox şey alırsınız!
• Mötərizə üçün kiçik alüminium parça
• Kiçik vintlər və qoz -fındıq
• kiçik sürüşmə açarı

Addım 3: Tikinti

Kiçik yükü zibil qutusundan və ya çox ucuz hissələrdən hazırladım

Soyuducu, köhnə pentium dövrü CPU soyuducusudur. İstilik müqavimətinin nə olduğunu bilmirəm, amma bu təlimatın altındakı şəkillərə əsasən təxminən 1 və ya 2 ° C/W olduğunu təxmin edirəm: https://www.giangrandi.ch/electronics/thcalc/ thcalc… təcrübə indi bunun daha yaxşı olduğunu göstərsə də.

Soyuducunun ortasında bir çuxur qazdım, vurdum və MX4 termal birləşmə ilə tranzistoru quraşdırdım və montaj vidasını birbaşa vurulmuş çuxura vidaladım. Çuxur vurmaq üçün vasitəniz yoxdursa, bir az daha böyük qazın və bir qoz istifadə edin.

Başlanğıcda bunun təxminən 20W yayılması ilə məhdudlaşacağını düşünürdüm, amma 75W və ya daha yüksəkdə işlədim, olduqca qızdı, amma hələ də istifadə etmək üçün çox isti deyil. Soyuducu fan əlavə edildikdə bu daha yüksək olardı.

Mövcud hiss rezistorunu lövhəyə bağlamağa heç bir ehtiyac yoxdur, amma onlara bir şey bağlaya bilmirsinizsə, bolt deliklərinin olmasının mənası nədir? Rezistoru lövhəyə bağlamaq üçün bəzi elektrik işlərindən qalan qalın teldən kiçik parçalar istifadə etdim.

Güc açarı köhnəlmiş oyuncaqdan gəldi. Pcb -də deşik aralıqlarını səhv aldım, amma eyni tip miniatür SPDT açarınız varsa, burada verilən pcb layoutundakı boşluq uyğun olmalıdır. Tiny Load olduğunu göstərmək üçün orijinal dizaynda bir LED daxil etməmişəm. işə saldım, amma bunun axmaq bir səhv olduğunu başa düşdüm, buna görə əlavə etdim.

Dayandıqları qalın izlər, istifadə olunan 1oz mis lövhəli lövhə ilə 10 amper üçün kifayət qədər qalın deyil, buna görə də mis tel ilə yığılmışdır. Parçaların hər birinin ətrafına 0,5 mm mis tel parçası qoyulur və yerə bağlanan qısa uzanma istisna olmaqla, aralıqlarla yapışdırılır. Əlavə edilmiş telin birbaşa mosfet və rezistor sancaqlarına getdiyinə əmin olun.

PCB -ni toner köçürmə üsulu ilə hazırladım. İnternetdə bu mövzuda çoxlu ədəbiyyat var, buna girməyəcəyəm, amma əsas prinsip dizaynı parlaq bir kağıza yazdırmaq üçün lazer printerdən istifadə etməyiniz, sonra lövhəyə ütüləməyiniz və sonra aşındırmağınızdır. o. Çindən ucuz sarı toner köçürmə kağızı və 100 ° C -dən bir qədər aşağı olan paltar ütüsü istifadə edirəm. Toneri təmizləmək üçün asetondan istifadə edirəm. Təmiz olana qədər təzə aseton ilə bezlərlə silməyə davam edin. Prosesi izah etmək üçün çoxlu fotoşəkillər çəkdim. İş üçün daha yaxşı materiallar var, amma büdcəmdən bir qədər çox! Ümumiyyətlə köçürmələrimə marker qələmlə toxunmalıyam.

Ən çox sevdiyiniz metoddan istifadə edərək deliklər qazın, sonra geniş tellərə mis tel əlavə edin. Diqqətlə baxsanız, qazmağımı bir az pozduğumu görə bilərsiniz (çünki bir qədər qeyri -mükəmməl olan eksperimental bir qazma maşını istifadə etdim. Düzgün işlədikdə söz verdiyim bir təlimat verəcəyəm!)

Əvvəlcə op-ampu bağlayın. Daha əvvəl smd ilə işləməmisinizsə, qorxmayın, bu olduqca asandır. Əvvəlcə lövhədə çox az miqdarda lehim olan yastiqciklərdən birini qalaylayın. Çipi çox diqqətlə yerləşdirin və müvafiq pimi qalayacağınız yastığa yapışdırın. Tamam indi çip hərəkət etməyəcək, bütün digər pinləri lehimləyə bilərsiniz. Bir az maye axınınız varsa, bunun bir ləkəsi tətbiq etmək prosesi asanlaşdırır.

Qalan komponentləri əvvəlcə ən kiçik olanı, çox güman ki, diodlardır. Onları doğru yolla aldığınızdan əmin olun. Əvvəlcə sınaqda istifadə etdiyim üçün əvvəlcə soyuducuya tranzistoru quraşdıraraq bir az geriyə hərəkət etdim.

Bir müddətdir ki, batareya çox yaxşı işləyən yapışqan yastıqlardan istifadə edərək lövhəyə quraşdırılmışdır! Standart bir pp3 konnektoru ilə bağlandı, lakin lövhə bütün batareyada sıxışdırılan daha əhəmiyyətli bir tutacaq növü götürmək üçün hazırlanmışdır. Batareya tutucusunu düzəltməkdə bəzi problemlərlə üzləşdim, çünki 2,5 mm vintlər alıram, çatışmazlığım var və qoz -fındıq uyğun deyil. Klipdəki delikləri 3,2 mm -ə qədər qazdım və 5,5 mm -ə qədər düzəltdim (həqiqi əks deyil, sadəcə bir qazma ucu istifadə etdim!), Amma tapdım ki, daha böyük matkap ucu plastikdən çox kəskin şəkildə yapışıb və deşiklərdən birindən keçdi.. Əlbəttə ki, onu düzəltmək üçün yapışqan yastıqlardan istifadə edə bilərsiniz, bu da daha yaxşı ola bilər.

Təxminən bir düym teliniz olması üçün batareya klips tellərini kəsin, uclarını qalayın, lövhədəki deliklərdən keçirin və uclarını taxtadan geri lehimləyin.

Göstərildiyi kimi metal korpuslu bir rezistor istifadə edirsinizsə, onu qalın uclarla bağlayın. Op-ampin həddindən artıq istiləşməməsi üçün lövhə ilə aralarında bir növ boşluq olmalıdır. Fındıq istifadə etdim, amma taxtaya yapışdırılmış metal qolları və ya yuyucular yığmaq daha yaxşı olardı.

Batareya klipini düzəldən boltlardan biri də rezistor qollarından keçir. Bunun pis bir fikir olduğu ortaya çıxdı.

Addım 4: İstifadəyə Vermək, Gücləndirmələr, Bəzi Düşüncələr

İstifadəsi: Kiçik Yük, gərginlik nə olursa olsun, bir təchizatdan sabit bir cərəyan çəkmək üçün nəzərdə tutulmuşdur, buna görə girişlərdən biri ilə ardıcıl olaraq yerləşdirməyiniz lazım olan bir ampermetrdən başqa başqa bir şey bağlamanıza ehtiyac yoxdur..

Düyməni sıfıra çevirin və Kiçik Yükü açın. Təxminən 50mA -a qədər az miqdarda cərəyan görməlisiniz.

Test etmək istədiyiniz cərəyan axana qədər düyməni yavaşca tənzimləyin, nə etmək lazımdırsa edin. Soğutucunun həddindən artıq isti olmadığını yoxlayın - burada əsas qayda barmaqlarınızı yandırarsa, çox isti olmasıdır. Bu vəziyyətdə üç seçiminiz var:

1. Təchizat gərginliyini aşağı salın
2. Kiçik Yükü geri çevirin
3. Arada sərinləmək üçün çox vaxt olan qısa fasilələrlə işləyin
4. Soyuducuya bir fan qoyun

Tamam dörd variant var:)

Heç bir giriş qorunması yoxdur, buna görə girişlərin düzgün bir şəkildə bağlanmasına diqqət yetirin. Səhv başa düşsəniz, mosfetin özünəməxsus diodu mövcud olan bütün cərəyanı keçirəcək və yəqin ki, bu müddətdə mosfetin məhvinə səbəb olacaq.

Təkmilləşdirmələr: Tiny Loadın çəkdiyi cərəyanı ölçmək üçün öz vasitələrinə sahib olması lazım olduğu tezliklə aydın oldu. Bunun üç yolu var.

1. Ən sadə seçim, müsbət və ya mənfi girişi olan bir ampermetrini ardıcıl olaraq yerləşdirməkdir.
2. Ən doğru seçim, göstərilən gərginliyin cərəyanı göstərməsi üçün həmin rezistora kalibr edilmiş hiss rezistoru boyunca bir voltmetr bağlamaqdır.
3. Ən ucuz seçim, idarəetmə düyməsinin arxasına uyğun bir kağız tərəzi düzəltmək və üzərinə kalibr edilmiş bir tərəzi işarələməkdir.

Potensial olaraq əks qorumanın olmaması böyük bir problem ola bilər. Kiçik Yükün açılıb -açılmadığını mosfetin özünəməxsus diodu idarə edəcək. Yenə də bunu həll etmək üçün bir neçə variant var:

1. Ən sadə və ən ucuz üsul, bir diodun (və ya bəzi diodların paralel olaraq) girişə bağlanmasıdır.
2. Daha bahalı bir seçim, əks qoruma qurulmuş bir mosfet istifadə etməkdir. Tamam, bu da ən sadə üsuldur.
3. Ən mürəkkəb seçim, anti-seriyadakı ikinci bir mosfeti birincisi ilə birləşdirməkdir, bu da yalnız polaritenin düzgün olması halında aparılır.

Bəzən başa düşdüm ki, həqiqətən çox ehtiyac duyulan şey, çoxlu gücü dağıda bilən tənzimlənən bir müqavimətdir. Bunu etmək üçün böyük bir reostat almaqdan daha ucuz olan bu dövrənin modifikasiyasından istifadə etmək mümkündür. Buna görə müqavimət rejiminə keçə biləcək Tiny Load MK2 -ə diqqət yetirin!

Kiçik Yük, bitməmiş belə faydalı olduğunu sübut etdi və çox yaxşı işləyir. Ancaq onu qurarkən bəzi problemlərlə qarşılaşdım və sonra bir metr və "açıq" göstəricisinin dəyərli inkişaf etdirmələr olacağını anladım.