Регулируемо линейно захранване с двоен изход: 10 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Характеристика:

• AC - DC преобразуване Двойно изходно напрежение (положително - заземяване - отрицателно)
• Регулируеми положителни и отрицателни релси
• Само променливотоков трансформатор с един изход
• Изходен шум (20MHz-BWL, без товар): Около 1,12 mVpp
• Нисък шум и стабилни изходи (идеални за захранване на Opamps и предусилватели)
• Изходно напрежение: +/- 1.25V до +/- 25V Максимален изходен ток: 300mA до 500mA
• Евтини и лесни за запояване (всички компонентни пакети са DIP)

Захранването с ниско ниво на шум с двоен изход е важен инструмент за всеки ентусиаст на електрониката. Има много обстоятелства, че е необходимо захранване с двоен изход, като например проектиране на предварителни усилватели и захранване на OPAMP. В тази статия ще изградим линейно захранване, което потребителят може да регулира независимо своите положителни и отрицателни релси. Освен това на входа се използва само обикновен AC изход с един изход.

[1] Анализ на веригата

Фигура 1 показва схематичната диаграма на устройството. D1 и D2 са токоизправителни диоди. C1 и C2 изграждат първия етап на филтър за намаляване на шума.

Стъпка 1: Фигура 1, Схематична диаграма на ниско шумовото захранване

R1, R2, C1, C2, C3, C4, C5 и C6 изграждат нискочестотен RC филтър, който намалява шума както от положителните, така и от отрицателните релси. Поведението на този филтър може да бъде изследвано както на теория, така и на практика. Осцилоскоп с характеристика на графиката може да извърши тези измервания, като например Siglent SDS1104X-E. IC1 [1] и IC2 [2] са основните регулаторни компоненти на тази верига.

Според информационния лист IC1 (LM317): „Устройството LM317 е регулируем регулатор с три извода с положително напрежение, способен да захранва повече от 1,5 A в диапазон на изходното напрежение от 1,25 V до 37 V. Той изисква само два външни резистора за задайте изходното напрежение. Устройството се характеризира с типично линейно регулиране от 0,01% и типично регулиране на натоварването от 0,1%. Той включва ограничаване на тока, защита от термично претоварване и защита на безопасна работна зона. Защитата от претоварване остава функционална дори ако терминалът ADJUST е изключен”.

Както е ясно, този регулатор въвежда добри цифри за регулиране на линията и натоварването, следователно можем да очакваме да получим стабилна изходна шина. Това е идентично с IC2 (LM337). Единствената разлика е, че този чип се използва за регулиране на отрицателните напрежения. D3 и D4 се използват за защита.

Диодите осигуряват нискоимпедансен разряден път, за да предотвратят разреждането на кондензаторите (C9 и C10) в изхода на регулаторите. R4 и R5 се използват за регулиране на изходното напрежение. C7, C8, C9 и C10 се използват за филтриране на оставащите изходни шумове.

[2] Разположение на печатни платки

Фигура 2 показва схемата на печатната платка на веригата. Той е проектиран върху еднослойна печатна платка и всички компонентни пакети са DIP. Доста лесно за всички да запоят компонента и да започнат да използват устройството.

Стъпка 2: Фигура 2, Разположение на печатни платки на захранването

Използвах библиотеките на компонентите SamacSys за IC1 [3] и IC2 [4]. Тези библиотеки са безплатни и по -важното следват индустриалните стандарти за IPC отпечатък. Използвам Altium, затова директно инсталирах библиотеките, използвайки приставката Altium [5]. Фигура 3 показва избраните компоненти. Подобни плъгини могат да се използват за KiCad и друг CAD софтуер.

Стъпка 3: Фигура 3, SamacSys Component Libraries (AD Plugin) за IC1 (LM137) и IC2 (LM337)

Фигура 4 показва 3D изглед на печатната платка.

Стъпка 4: Фигура 4, 3D изглед на крайната платка за печатни платки

[3] Монтаж и тест Фигура 5 показва сглобената платка. Реших да използвам 220V до 12V трансформатор, за да получа максимално +/- 12V на изхода. Фигура 6 показва необходимото окабеляване.

Стъпка 5: Фигура 5, Сглобена платка

Стъпка 6: Фигура 6, Схема на свързване на трансформатора и веригата

Чрез завъртане на многооборотните потенциометри R4 и R5 можете независимо да регулирате напреженията на положителните и отрицателните релси. Фигура 7 показва пример, където съм регулирал изхода при +/- 9V.

Стъпка 7: Фигура 7, +/- 9V релси на изхода

Сега е време за измерване на изходния шум. Използвах осцилоскопа Siglent SDS1104X-E, който въвежда чувствителност 500uV/div на входа, което го прави идеален за такива измервания. Поставих канал-1 на 1X, AC свързване, ограничение на честотната лента 20MHz, след което зададох режима на придобиване на пиково откриване.

След това отстраних заземителния проводник и използвах сонда заземена пружина. Обърнете внимание, че това измерване не е под изходно натоварване. Фигура 8 показва екрана на осцилоскопа и резултата от теста. Vpp цифрата на шума е около 1.12mV. Моля, обърнете внимание, че увеличаването на изходния ток ще увеличи нивото на шума/пулсациите. Това е истинска история за всички захранвания.

Стъпка 8: Фигура 8, Изходен шум на захранването (при без натоварване)

Скоростта на мощност на резисторите R1 и R2 определят изходния ток. Затова избрах 3W резистори. Също така, ако възнамерявате да извлечете високи токове или разликата в напрежението между входа и изхода на регулатора е висока, не забравяйте да инсталирате подходящи радиатори на IC1 и IC2. Можете да очаквате да получите 500mA (max), като използвате 3W резистори. Ако използвате 2W резистори, тази стойност естествено намалява до някъде 300mA (max).

[4] Материали

Фигура 9 показва сметката на материалите.

Стъпка 9: Фигура 9, Проект за материал

Стъпка 10: Препратки

Източник:

[1] Лист с данни LM317:

[2] Лист с данни LM337:

[3]: Схематичен символ и печатна платка за LM317:

[4]: Схематичен символ и печатна платка за LM337:

[5]: Приставка Altium: