LM317 Əsaslı DIY Dəyişən Tezgah Üstü Güc Təchizatı: 13 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2025 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2025-01-13 06:56

Elektrik təchizatı, şübhəsiz ki, hər hansı bir elektronika laboratoriyası və ya elektronika layihələri etmək istəyən hər kəs üçün, xüsusən də dəyişkən bir enerji təchizatı üçün mütləq zəruri bir avadanlıqdır. Bu təlimatda sizə LM317 xətti pozitiv tənzimləyici əsaslı dəyişən 1.2-30V (giriş gərginliyinə -2.7V əslində 1.2V) enerji təchizatı qurduğumu göstərəcəyəm.

PSU -nun olmasını istədiyim xüsusiyyətlər bunlardır.

• Minimum cərəyan 2 A olan bir dəyişən çıxış.
• Sabit 12A çıxışı 2A ilə.
• Sabit 5 V çıxışı 2 A ilə.
• Sabit 3.3 V 1A ilə.
• Telefonları 1A şarj etmək üçün iki USB portu.

Enerji təchizatı heç bir transformator istifadə etmir, əksinə 15-35V aralığında sabit giriş gərginliyini çıxışdakı bir çox fərqli gərginliyə endirir. Beləliklə, bu qurğunu nominal gərginliyi 15-35V və cərəyanı 2-5A olan SMPS və ya eyni xüsusiyyətlərə malik bir transformator təchizatı ilə təmin edə bilərsiniz.

Addım 1: Hazırlıq

1. Https://www.autodesk.com/products/eagle/free-download saytına daxil olun və əməliyyat sisteminiz üçün Eagle sxematik ələ keçirmə proqramını yükləyin.
2. Https://www.sketchup.com/download saytına daxil olun və SketchUp -un son versiyasını yükləyin və quraşdırın.
3. 15-36V arasında gərginlik dərəcəsi olan yaxşı bir SMPS tapın və ya 15-36V DC çıxış gərginliyi olan bir transformator əsaslı təchizat edin.

Addım 2: Şematik

Şematik planım haqqında bir fikir verəcək. Ancaq birdəfəlik dizaynlarım üçün bir qayda olaraq bir PCB faylı yaratmaq üçün nəzərdə tutulmamışdır. Buna görə komponent paketlərinə əhəmiyyət vermədim. Bir PCB düzeni yaratmaq istəyirsinizsə, uyğun paketləri seçməlisiniz. Hər biri üçün üç LM317 və üç TIP2955 PNP keçid tranzistoru var. Bu LM317 -lərin hər biri 36V girişini proqramlaşdırılmış gərginliyə endirəcək. U2 sabit bir 12V, U3 dəyişkən bir gərginlik çıxaracaq və U1, digər 5V və 3.3 tənzimləyiciləri üçün 12V köməkçi istehsal edəcək ki, onlar tərəfindən yayılan istiliyi azaltsın.

LM317, 1,5A -dan çox çıxış axını təmin edə bilər. Ancaq bu vəziyyətdə, giriş və çıxış gərginliklərində böyük bir fərqlə, LM317 artıq enerjini istilik olaraq dağıtmaq məcburiyyətində qalacaq; bu qədər istilik. Beləliklə, keçid elementlərindən istifadə edirik. Burada müsbət tərəfdə keçid elementi olaraq TIP2955 güc tranzistorundan istifadə etdim. TIP3055 və ya 2N3055 -i mənfi tərəfdə və ya çıxış tərəfində keçid elementi kimi istifadə edə bilərsiniz. Ancaq PNP olanları seçməyimin səbəbi, NPN tranzistorlarının etdiyi kimi çıxış gərginliyini dəyişdirməmələridir (NPN istifadə edildikdə çıxış +0.7V daha yüksək olacaq). PNP tranzistorları aşağı düşmə və ultra aşağı düşmə tənzimləyicilərində keçid elementləri kimi istifadə olunur. Ancaq çıxışa kondansatörlər əlavə etməklə azaldıla bilən bəzi çıxış sabitliyi problemləri nümayiş etdirirlər.

2W rezistorlar R5, R7 və R9, aşağı cərəyanlarda keçid tranzistorlarını əymək üçün kifayət qədər gərginlik istehsal edəcək. Köməkçi 12V çıxışı, üçü LM2940 ultra aşağı 5V 1A tənzimləyicisinin girişləri ilə əlaqələndirilir, bunlardan ikisi USB çıxışı üçün, digəri isə ön panel çıxışı üçün istifadə olunur. 5V çıxışdan biri 3.3V çıxış üçün AMS1117 tənzimləyicisinə qoşulur. Beləliklə, fərqli tənzimləyicilərin bir sıra şəbəkəsidir.

Dəyişən çıxış sxemdə göstərildiyi kimi U3 -dən alınır. Çıxış gərginliyinin qaba və incə tənzimlənməsi üçün 1K pot ilə birlikdə 5K potansiyometrdən istifadə etdim. DSN DVM-368 (veb saytımdakı dərs) voltmetr modulu, ön paneldəki gərginliyi göstərmək üçün dəyişən çıxışa qoşulur. Voltmetr modulunda ediləcək dəyişiklikləri görmək üçün "Kablolama" bölməsinə baxın. Çox dəyişiklik etmədən hər hansı digər V və ya A modullarından istifadə edə bilərsiniz.

Şematik şəklinin yüksək qətnamə-p.webp

Addım 3: SketchUp 3D Model

Bağlayıcıların, açarların və s. Yerləşdirilməsini planlaşdırmaq və MDF lövhə, alüminium kanal və s. Kəsmək üçün düzgün ölçülər əldə etmək üçün əvvəlcə SketchUp -da PSU qutusunun 3D modelini hazırladım. Artıq bütün komponentlər yanımda idi. Beləliklə, modelin dizaynı çox asan idi. Qalınlığı 6 mm olan MDF lövhədən və 25 mm ölçüdə və qalınlığı 2 mm olan alüminium ekstrüzyonlardan (açı) istifadə etdim. Aşağıdakı linkdən istifadə edərək SketchUp model faylını yükləyə bilərsiniz.

LM317 PSU SketchUp 2014 faylı: Aşağıdakı faylı yükləyin. Bu materialı yükləmək, dəyişdirmək və yenidən paylamaqda azadsınız.

Addım 4: Alətlər və hissələri toplayın

Bunlar tələb olunan material, alət və komponentlərdir.

PSU qutusu üçün,

• MDF qalınlığı 6 mm.
• Alüminium Açılı Ekstrüzyonlar - ölçüsü 25 mm, qalınlığı 2 mm.
• Yivli, yuvarlaq başlı və uyğun qoz -fındıq və yuyucusu olan 25 mm -lik maşın vintləri.
• Qalınlığı 3-4 mm olan akril və ya ABS təbəqə.
• Köhnə CPU Alüminium soyuducu və fan.
• Ölçüsü 1,5 sm olan PVC ayaqları.
• Mat qara sprey boya.
• MDF astar.

Elektrik lövhəsi üçün,

• 3x TIP2955 (TO-247 paketi)
• TO-247 tranzistorları üçün mika izolyatorları
• 3x LM317T
• 3x LM2940
• 1x AMS1117-3.3
• 3x 2W, 100 Ohm rezistorlar
• 10x 100 nF keramika kondansatörləri
• 6x 1N4007 diodları
• 470 uF, 40V elektrolitik qapaqlar
• 1x 6A4 diod
• 3x 1K rezistorlar
• 3x 200 Ohm rezistorlar
• 1x 3-4A qoruyucular və qoruyucu tutacaqlar
• 100 uF, 10V elektrolitik qapaqlar
• 1x 1K xətti potensiometr
• 1x 5K xətti potensiometr
• 2x potensiometr düymələri
• 2 pinli terminal blokları
• TO220 paketləri üçün soyuducular
• İstilik yuyucusu pastası
• 4x SPST keçid/qol açarları
• Köhnə PC enerji təchizatı kabelləri və telləri
• 3 mm və 5 mm istilik büzücü borular
• Delikli matrisli PCB
• Kişi pin başlıqları
• 2 x Dişi USB tip A reseptorları
• 4x Dinamik bağlayıcıları və ya 8x bağlayıcı dirəklər
• 1 x SPST/DPDT açarı
• 4x 3 mm/5 mm LED
• 1x DSN-DVM-368 voltmetr
• 5x Qadın DC barel bağlayıcıları (vidalana bilər)
• Plastik dayaqlar

Alətlər

• Testere bıçaqları
• Qazma maşını
• Burun oyunçusu
• Fərqli fayl növləri
• Fərqli açarlar
• Ölçmə lenti
• Qara daimi CD marker
• Bir çox növ Philips və yivli tornavida (dəsti alın)
• Geri çəkilə bilən bıçaq və bıçaqlar
• Rotary aləti (bacarığınız varsa lazım deyil)
• 300 və 400 ölçülü qum kağızları
• Nipper (mis tellər üçün)
• Multimetr
• Lehimleme dəmir
• Lehim teli və axını
• Tel çıxarıcılar
• Cımbız
• Və tapa biləcəyiniz hər hansı bir vasitə.
• Boyadan qorumaq üçün çirklənmə/toz maskası.

Addım 5: Dövrə lövhəsinin qurulması

Mükəmməl taxtanı istəyinizə uyğun olaraq kəsin. Sonra komponentləri sxematik şəkildə yerləşdirin və lehimləyin. Aşınma üçün bir PCB faylı yaratmadım. Ancaq özünüz bir PCB etmək üçün aşağıdakı Eagle sxematik faylını istifadə edə bilərsiniz. Əks təqdirdə, hər şeyi gözəl bir şəkildə yerləşdirmək və yönləndirmək və lehimləmək üçün ağıllılığınızı istifadə edin. Lehim qalıqlarını təmizləmək üçün PCB -ni IPA (İzopropil Alkol) məhlulu ilə yuyun.

Addım 6: Qutunun qurulması

MDF lövhəsinin, alüminium kanalların kəsiləcəyi bütün ölçülər, çuxur ölçüləri, çuxur yerləri və hamısı SketchUp modelindədir. Sadəcə faylı SketchUp -da açın. Parçaları qruplaşdırdım, buna görə də modelin hissələrini asanlıqla gizlədə və ölçü alətini istifadə edərək ölçüləri ölçə bilərsiniz. Bütün ölçülər mm və ya sm -dir. Deliklər qazmaq üçün 5 mm -lik bitlərdən istifadə edin. Həmişə çuxurların və digər hissələrin uyğunluğunu yoxlayın ki, hər şey bir -birinə asanlıqla uyğun olsun. MDF və Alüminium kanalların səthini hamarlaşdırmaq üçün qum kağızlarından istifadə edin.

3D modeli araşdırdıqdan sonra qutunun necə qurulacağına dair fikir əldə edəcəksiniz. Ehtiyaclarınıza uyğun olaraq dəyişdirə bilərsiniz. Yaradıcılığınızı və təxəyyülünüzü maksimum istifadə edə biləcəyiniz bir yerdir.

Ön panel üçün akril və ya ABS təbəqədən istifadə edin və əgər daxil ola bilsəniz lazer kəsici istifadə edərək içindəki delikləri kəsin. Təəssüf ki, lazer maşını yox idi və onu tapmaq yorucu bir iş olardı. Buna görə də ənənəvi yanaşmaya sadiq qalmağa qərar verdim. Bir hurda mağazasından köhnə soyuduculardan plastik çərçivələr və qutular tapdım. Əslində onları əsassız qiymətə aldım. Bu çərçivədən biri ön panel kimi istifadə oluna biləcək qədər qalın və düz idi; nə çox qalın, nə də çox incə idi. Düzgün ölçülərlə kəsdim və bütün açarları və çıxış bağlayıcılarını yerləşdirmək üçün içərisində deliklər qazdım və kəsdim. Demir testerəsi və qazma maşını əsas alətlərim idi.

Qutunun xüsusi dizaynına görə ön paneli qutunun qalan hissəsinə bağlamaqla bağlı bəzi problemlərlə üzləşə bilərsiniz. ABS plastikdən plastik parçaları ön tərəfə baxan açıların arxasına yapışdırdım və qoz -fındıqa ehtiyac olmadan birbaşa vidaladım. Bunun kimi bir şey və ya daha yaxşı bir şey etməlisiniz.

Soyuducu üçün köhnə bir CPU soyuducusundan istifadə etdim. İçərisində deliklər qazdım və elektrik izolyasiyası üçün arasına slyuda izolyatorları olan (bu vacibdir!) Hər üç keçid tranzistorunu bağladım. Yalnız soyuducunun bu işi görməyəcəyini başa düşdükdən sonra, soyuducunun xaricindən bir soyutma fanı əlavə etdim və onu köməkçi 12V -yə bağladım.

Addım 7: Qutunun rənglənməsi

Əvvəlcə MDF -ni 300 və ya 400 ölçülü zımpara ilə zımpara etməlisiniz. Sonra nazik, vahid taxta astar və ya MDF astar tətbiq edin. Birinci qat kifayət qədər qurudulduqdan sonra başqa bir təbəqə tətbiq edin. Bunu istəyinizə uyğun olaraq təkrarlayın və 1 və ya 2 gün qurudun. Boyanı püskürtmədən əvvəl astar qatını zımpara etməlisiniz. Sıxılmış boya qutularından istifadə edərək rəsm çəkmək asandır.

Addım 8: Kabel çəkmə

Lehim etdiyiniz lövhəni alt təbəqənin ortasına düzəldin və aralarında kiçik maşın vintləri və dayaqlar istifadə edərək vidalayın. Keyfiyyətli olduğu üçün köhnə kompüterin enerji təchizatı tellərindən istifadə etdim. Telləri birbaşa lövhəyə lehimləyə və ya bağlayıcılardan və ya pin başlıqlarından istifadə edə bilərsiniz. PSU -nu tələsik hazırladım, buna görə heç bir bağlayıcı istifadə etmədim. Ancaq hər şeyi modul və asan yığmaq və sökmək üçün hər zaman və hər yerdə bağlayıcılardan istifadə etmək tövsiyə olunur.

Kabel qurarkən və ilkin sınaq zamanı olduqca qəribə problemlərlə qarşılaşdım. Birincisi, çıxışın qeyri -sabitliyi idi. PNP keçid elementlərindən istifadə etdiyimiz zaman, çıxış sayğacda azalmış effektiv DC gərginliyi verərək salınacaq. Bu problemi həll etmək üçün yüksək dəyərli elektrolitik kondansatörlər bağlamalı oldum. Növbəti problem lövhədə və çıxış bağlayıcılarında çıxış gərginliyindəki fərq idi! Problemin nə olduğunu hələ də bilmirəm, amma bunu birbaşa çıxış terminallarında bəzi yüksək dəyərli rezistorları, 1K, 4.7K və s. Lehimləməklə həll etdim. Aux 12V və əsas 12V çıxışlarını proqramlaşdırmaq üçün 2K (1K+1K) müqavimət dəyərindən istifadə etdim.

Bütün digər çıxışlar sabit olduğu üçün dəyişən çıxış üçün yalnız DSN-DVM-368 voltmetrinə ehtiyacımız var. Əvvəlcə şəkildə göstərildiyi kimi tullanan (Jumper 1) bağlantısını kəsməlisiniz və sonra sxemdəki kimi üç teldən istifadə etməlisiniz. Voltmetrdə artıq 5V tənzimləyici var. 12V birbaşa ona verilməsi arzuolunmaz istiləşməyə səbəb olacaq. Beləliklə, AUX 12V ilə voltmetrin Vcc girişi arasında 7809, 9V tənzimləyicisini istifadə edirik. Lövhəni lehimlədikdən sonra əlavə olunduğu kimi 7809 -u "üzən" bir komponent halına gətirməli oldum.

Addım 9: Test

15-35V və minimum 2A cərəyanı arasında bir gərginlik dərəcəsi olan bir SMPS-ni, bir DC barel yuvasından istifadə edərək lövhənin girişinə qoşun. Daxili həddindən artıq cərəyan qorunması (bağlanması) olan 36V 2A SMPS istifadə etdim. Yük testindən ölçmə cədvəlinin yuxarı hissəsinə baxın.

İstifadə etdiyim SMPS -in çıxış gücü məhdudiyyəti səbəbindən burada yük tənzimlənməsi o qədər də yaxşı deyil. Yüksək cərəyanlarda cərəyanı və bağlanmanı məhdudlaşdıracaq. Buna görə də cari testləri keçirə bilmədim. 14V -ə qədər yük tənzimlənməsi yaxşı görünürdü. Ancaq 15V -dən yuxarı gərginlik (#8, #9, #10), yükü bağladığımda, 3.24A sabit bir cərəyanla çıxış gərginliyi təxminən 15V -ə qədər azalacaq. #10 -da yüklənmiş gərginlik 3.24A cərəyanında təyin olunan gərginliyin yarısıdır! Belə görünürdü ki, mənim SMPS -im gərginliyi təyin olunan həddə saxlamaq üçün kifayət qədər cərəyan vermir. Əldə edə biləcəyim maksimum güc 58 Vt -lik 11 -ci güc idi. Beləliklə, çıxış cərəyanını aşağı saxladığınız müddətdə çıxış gərginliyi lazım olduğu yerdə qalacaq. Həmişə soyuducunun gərginliyinə, cərəyanına və istiliyinə diqqət yetirin, çünki orada əhəmiyyətli miqdarda güc paylanacaq.

Addım 10: Bitirmə

Testləri bitirdikdən sonra hər şeyi yığın və ön paneli istədiyiniz kimi etiketləyin. Ön paneli gümüş boya ilə boyadım və əşyaları etiketləmək üçün qalıcı bir markerdən istifadə etdim (gözəl bir yol deyil). İlk Arduino ilə aldığım bir DIY etiketini ön tərəfə qoydum.

Addım 11: Müsbət və Eksiler

Bu enerji təchizatı dizaynının bir çox üstünlükləri və mənfi cəhətləri var. Onları öyrənməyə həmişə dəyər.

Üstünlüklər

• Xətti tənzimlənən bir enerji təchizatı olduğu üçün dizayn etmək, qurmaq və dəyişdirmək asandır.
• Adi SMPS vahidləri ilə müqayisədə çıxışda daha az arzuolunan dalğalanmalar.
• Daha az EM/RF müdaxiləsi.

Dezavantajlar

• Zəif səmərəlilik - enerjinin böyük bir hissəsi soyuducuda istilik kimi boşa gedir.
• SMPS enerji təchizatı dizaynı ilə müqayisədə zəif yük tənzimlənməsi.
• Bənzər güc SMPS -lərlə müqayisədə böyük ölçüdə.
• Cari ölçmə və ya məhdudiyyət yoxdur.

Addım 12: Problemlərin aradan qaldırılması

Rəqəmsal multimetr enerji təchizatı problemlərini həll etmək üçün ən yaxşı vasitədir. Çörək taxtası istifadə edərək lehimləmədən əvvəl bütün tənzimləyiciləri yoxlayın. İki DMM varsa, cərəyanı və gərginliyi eyni anda ölçmək mümkündür.

1. Çıxışda heç bir güc yoxdursa, giriş pinindən, tənzimləyici giriş pinlərindən gərginliyi yoxlayın və PCB əlaqələrinin düzgün olub olmadığını iki dəfə yoxlayın.
2. Çıxışın salındığını görürsünüzsə, çıxış terminallarının yanına 47 uF -dən az olmayan bir elektrolitik kondansatör əlavə edin. Onları birbaşa çıxış terminallarına lehimləyə bilərsiniz.
3. Çıxışları qısaltmayın və ya çıxışlarda aşağı empedans yükü bağlamayın. Dizaynımızda heç bir məhdudiyyət olmadığı üçün tənzimləyicilərin uğursuzluğuna səbəb ola bilər. Əsas girişdə uyğun bir dəyər qoruyucu istifadə edin.

Addım 13: Təkmilləşdirmələr

Bu əsas xətti enerji təchizatıdır. Beləliklə, inkişaf etdirə biləcəyiniz çox şey var. Tələsik qurdum, çünki bir növ dəyişkən enerji təchizatına çox ehtiyacım var idi. Bunun köməyi ilə gələcəkdə daha yaxşı bir "Precision Digital Power Supply" qura bilərəm. İndi hazırkı dizaynı yaxşılaşdırmağın bir neçə yolu var.

1. LM317, LM2940 və s. Kimi xətti tənzimləyicilərdən istifadə etdik. Daha əvvəl dediyim kimi bu qədər səmərəsizdir və batareyadan işləyən qurğular üçün istifadə edilə bilməz. Nə edə bilərsənsə, hər hansı bir onlayn mağazadan bu ucuz DC-DC dollar modullarından birini tap və xətti tənzimləyiciləri onlarla əvəz et. Daha səmərəlidirlər (> 90%), daha yaxşı yük tənzimləməsinə, daha çox cərəyan qabiliyyətinə, cərəyan məhdudiyyətinə, qısa qapanma qorunmasına və digərlərinə malikdirlər. LM2596 belə növlərdən biridir. Buck (aşağıya doğru) modullarının üstündə dəqiq bir potansiyometr olacaq. Onu "çox turlu potensiometr" ilə əvəz edə və normal xətti qablar əvəzinə ön paneldə istifadə edə bilərsiniz. Bu, çıxış gərginliyi üzərində daha çox nəzarəti təmin edəcək.
2. Burada yalnız bir voltmetr istifadə etdik, buna görə PSU -nun təmin etdiyi cərəyanı görmürük. Ucuz "Gərginlik və Cərəyan" ölçmə modulları mövcuddur. Birini alın və çıxışa əlavə edin, hər çıxış üçün bir ola bilər.
3. Dizaynımızda heç bir məhdudiyyət xüsusiyyəti yoxdur. Buna görə cari bir məhdudlaşdırma funksiyası əlavə edərək onu yaxşılaşdırmağa çalışın.
4. Soyuducu fanınız səs -küylüdürsə, temperatur tənzimləyən bir fan nəzarətçi əlavə etməyə çalışın, sürət tənzimləyicisi ola bilər.
5. Batareya doldurma funksiyası asanlıqla əlavə edilə bilər.
6. LED testi üçün ayrı çıxışlar.

Enerji təchizatı yarışmasında birinci mükafat