Захранване с променливо напрежение USB: 7 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:49

От известно време имам идея за променливо захранване с USB захранване. Докато го проектирах, го направих малко по -универсален, позволявайки не само USB вход, но всичко от 3 VDC до 8 VDC чрез USB щепсел или чрез бананови щекери. Изходът използва типа жак, който бихте видели в брада за стена и два жака за бананови щепсели. Ако захранвате 5 волта, можете да промените изхода от 1,3 волта до 20 волта, леко натоварени с по -ниско напрежение до 200 mA. Предната част разполага с цифров дисплей, който показва волта и тока към товара. На горната снимка доставям мини осцилоскоп с 9 волта при 120mA от 5 -волтовото USB захранване от USB терминал за лаптоп.

Консумативи:

Части

(1) 240 омов резистор, 1/4 вата

(1) 67 k резистор, 1/4 вата

(2) 4,7 k резистори 1/4 вата

(3) 1 k резистори, 1/4 вата

(3) 2N3904 транзистори

(1) IRF520 Mosfet или еквивалент

(2) 1N914 превключващи диоди

(1) 1N4007 диод

(2).01 uF керамични кондензатори (схемата казва 8 nF или.008 uF, но.01 uF е по -лесно да се получи)

(2) 10 uF електролитни кондензатори, 50 волта

(1) 470 uF електролитен кондензатор 50 волта

(1) 56 uH индуктор (Може да се навие върху малък тороид, ако желаете)

(1) 100k подрязващо гърне

(1) Потенциометър 5k 1/2 вата, линеен конус

(1) LM317 IC регулатор на напрежение IC чип

(4) жакове за банани (мъжки)

(1) USB жак със стандартен размер (мъжки)

(1) цифров волтметров амперметър модул

(1) Жилища

(1) Перфектна или прототипна дъска

(1) черно копче със затягащ винт

Термосвиваеми тръби

Различни цветове на свързваща тел

Лопатни конектори (различни размери)

Радиатор и силициева смес за LM317

Инструменти

Поялник, спойка, горещо лепило, свредло със свредла, различни отвертки, различни видове малки клещи, мултицет и осцилоскоп

Стъпка 1: Получаване на части

Умишлено използвах части, които са лесни за намиране и могат да бъдат спасени от скрап електронни табла. IC LM317 е много разпространен и 2N3904 транзисторите са с общо предназначение и могат да бъдат заменени много различни типове. Mosfet също е много често срещан и други видове могат да се използват като заместител, стига заместителят да е N-канал Mosfet и да има сходни оценки. Индукторът не е критичен и могат да се използват много в диапазона от 50 до 200 nH. За тази цел ги спасявам от отработени платки за драйвери на CFL крушки. Може да се използва всеки тип кутия за проекти. Имах този под ръка, но по -евтин черен е напълно подходящ. Що се отнася до използването на перф дъска, това е мой личен избор за лекотата, с която могат да се правят модификации.

Стъпка 2: Теория зад веригата

Горните снимки на формата на вълната показват прогресията на формата на вълната. Първият показва формата на вълната на изхода на нестабилния мултивибратор в горната част на десния диод 1N914. Втората показва формата на вълната на портата на IRF520, а последната показва формата на вълната при източника на IRF520.

Схемата използва стабилен мултивибратор с два транзистора, работещ на 18 kHz. Изходът на квадратна вълна се взема от горната част на един от двата диода 1N914. Транзисторите са общи 2N3904. Квадратната вълна с ниско напрежение се усилва от друг транзистор 2N3904, който е отклонен клас C. Транзисторът увеличава входната квадратна вълна с коефициент от около 10, където преминава през електролитен кондензатор и 100k потенциометър, преди да бъде приложен към портата на IRF520 Mosfet. Mosfet е свързан като усилващ хеликоптер с изходен терминал с 56 uH дросел, който се връща към 5-волтовото захранване. Тъй като Mosfet се включва и след това рязко се изключва, магнитното поле в индуктора се формира и след това се срутва, създавайки обратна ЕМП. Това обратно напрежение на ЕМП може да тече през диода 1N4007 и е последователно с напрежението на източника. Това зареждане до добавянето на двете напрежения в електролитния преден кондензатор 470 uF е кондензаторен чип LM317, конфигуриран като регулируемо захранване, което се регулира от 5k потенциометър. Разтовареното напрежение се регулира между 1,3 волта и 20 волта. Цифров волтметър и амперметър са свързани към веригата, за да дадат правилните показания за напрежение и ток на предния панел.

Стъпка 3: Изградете стабилен мултивибратор и вижте дали работи

Поставете стабилния мултивибратор заедно, както е на снимката. Захранване с 5 волта и формата на вълната на колектора на втория транзистор трябва да изглежда като трион на втората снимка с честота приблизително 18 kHz.

Стъпка 4: Добавете секции за буфер/усилвател и Boost Converter

След като се установи, че нестабилният мултивибратор работи, можете да добавите буферната транзисторна секция. Добавя се 100 K тримър пот, за да се настрои нивото на входния сигнал към Mosfet. След като монтирате Mosfet, като вземете антистатични предпазни мерки, инсталирайте диодния и електролитен кондензатор. Преди да инсталирате тези части, може да искате да експериментирате с поставянето им на дъската на експериментатора, докато опитвате различни стойности на индуктор. Разглобих куп CFL и открих, че индукторите са идеални за тази цел, с изключение на това, че се нагряват с повече от 100 mA, преминаващи през тях. Намерих този индуктор за перфектен, тъй като използва по -дебел проводник. Можете да използвате индуктори от 50 до 200 uH и ще получите добри резултати при тази честота. Бих препоръчал да управлявате Mosfet от функционален генератор, докато експериментирате. Преминете от 0, 5 волта до връх до 5 волта до връх. Поставете волтметър върху кондензатора 470 uF и гледайте как напрежението се увеличава в кондензатора до многократно входното напрежение. Разтоварен, моят се повиши до над 30 волта. Уверете се, че вашият електролит от 470 uF е номинален поне 50 волта.

CFL-компактна флуоресцентна светлина

Стъпка 5: Добавете веригата LM317

След като сте доволни от работата на секцията за усилващ преобразувател на Mosfet, можете да инсталирате LM317 и неговия радиатор. Открих, че LM317 се нагрява и се нуждае от радиатор, но не и от Mosfet. Ако намотката се нагрее, можете да направите радиатор от алуминиево фолио и малко лепило. Използвах малко парче ламарина, огънато около бобината хлабаво и залепено на място с горещо лепило.

Стъпка 6: Пробийте дупки в кутия, поставете жакове за банани и монтирайте цифровия дисплей отпред

Пробийте отвори в предния панел за потенциометър (1), (4) отвори за жакове за банани и (2) за USB кабел и щепсел тип адаптер. Монтирайте платката в положение, показано на снимката, и свържете всички заедно. Открих, че банановите щепсели, които използвах, работят по -добре с конектори за лопати, свързани към тях. Някои марки имат съединители за спойка отзад, така че зависи от типа на конектора, който използвате.

Закрепих дъската в основата на кутията с малко горещо лепило за лесно отстраняване, ако искам да направя промени във веригата. Предната част от черна пластмаса е изрязана, за да побере лицето на панела на измервателния уред. Беше закрепена с горещо лепило. След като всички крикове бяха поставени в задната част, панелът също беше закрепен на място с лепило за топене.

Стъпка 7: Окончателно сглобяване и тестване

Последният елемент за свързване към устройството е модулът за напрежение/ток. Модулът се доставя с черен проводник и бял проводник, те отиват към захранването на входното напрежение. Оранжевият проводник измерва положителното напрежение на изхода. Има два дебели черни и червени проводника, които отиват към текущия шунт. Те вървят последователно с изходното натоварване, за да ви уведомят колко ток се изтегля от натоварването ви. Измервателните уреди не се регистрират, ако поставите полярността в обратен ред. Открих, че по някаква причина токът не се чете точно за мен, така че трябваше да експериментирам с различни дебелини и видове тел. След като получих правилни показания на тока, запоявах проводниците директно към клемите на модула, като се отървах от предоставените връзки. Това може да е проблем само с модула, който използвах.

Това устройство ще започне да работи около 3 VDC вход и при това напрежение ще ви даде до 7 волта изход при 60 mA. С вход от 5 волта, той ще ви даде максимум 11 волта при 120 mA непрекъснато, без прегряване на някой от компонентите. По -доброто поглъщане на топлина ще ви даде по -високи токове. Това беше в обхвата, за който исках да го използвам.