AC ถึง +15V, -15V 1A Variable และ 5V 1A Fixed Bench DC Power Supply: 8 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

แหล่งจ่ายไฟเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่จ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับโหลดไฟฟ้า พาวเวอร์ซัพพลายรุ่นนี้มีแหล่งจ่ายไฟ DC แบบโซลิดสเตตสามตัว แหล่งจ่ายแรกให้เอาต์พุตตัวแปรบวก 1.5 ถึง 15 โวลต์ที่สูงถึง 1 แอมแปร์ ส่วนที่สองให้ค่าลบ 1.5 ถึง -15 โวลต์ที่ 1 แอมแปร์ ตัวที่สามมีค่าคงที่ 5V ที่ 1 แอมแปร์ อุปกรณ์ทั้งหมดได้รับการควบคุมอย่างเต็มที่ วงจร IC พิเศษจะรักษาแรงดันเอาต์พุตให้อยู่ภายใน.2V เมื่อเปลี่ยนจากไม่มีโหลดเป็น 1 แอมแปร์ เอาต์พุตได้รับการปกป้องอย่างเต็มที่จากการลัดวงจร อุปกรณ์จ่ายไฟนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้ในห้องปฏิบัติการของโรงเรียน ร้านบริการ หรือทุกที่ที่ต้องการแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่แม่นยำ

ขั้นตอนที่ 1: ซัพพลายทำงานอย่างไร

แหล่งจ่ายประกอบด้วยสองวงจร วงจรหนึ่งเป็นเอาต์พุต 5v คงที่ และอีกวงจรหนึ่งคือ 0 ถึง +15 และการจ่ายตัวแปร -15 โดยแต่ละส่วนจะอธิบายไว้ด้านล่าง ประกอบด้วยหม้อแปลงไฟฟ้า วงจรเรียงกระแสกระแสตรง และสเตจเรกูเลเตอร์

1. ลดทอน 220V AC โดยใช้ Transformer: เนื่องจากอินพุตของตัวควบคุมควรจะอยู่ที่ใดก็ได้ตั้งแต่ 1.5 ถึง 40 โวลต์ ดังนั้น 220v AC จึงถูกลดระดับลงโดยใช้หม้อแปลงไฟฟ้า 220v AC จากแหล่งจ่ายไฟหลักจ่ายให้กับขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงโดยใช้ฟิวส์และสวิตช์ ซึ่งจะลดระดับลงเหลือ 18 โวลต์ อัตราส่วนการหมุนของหม้อแปลงคือ 12: 1 เมื่อทดสอบแล้ว แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดของหม้อแปลงไฟฟ้ากลายเป็น 22 โวลต์หม้อแปลงนี้มีจุดประสงค์สองประการ ขั้นแรกจะลดอินพุต 220VAC เป็น 17VAC และ 9VAC เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมเข้าสู่ขั้นตอนของวงจรเรียงกระแส ประการที่สอง มันแยกเอาท์พุตของแหล่งจ่ายไฟจาก 220VACline เพื่อป้องกันผู้ใช้จากไฟฟ้าช็อตที่เป็นอันตราย หากผู้ใช้ยืนอยู่ในบริเวณที่มีสายดิน หม้อแปลงไฟฟ้าแบบแทปตรงกลางมีขดลวดทุติยภูมิสองเส้นซึ่งอยู่นอกเฟส 180 องศา
2. ตัวแปลง AC เป็น DC: สำหรับการแก้ไข AC (การแปลงจาก AC เป็น DC) การกำหนดค่าบริดจ์ของไดโอดถูกใช้ซึ่งตัดวงจรเชิงลบของ AC และแปลงเป็น DC แบบพัลซิ่ง ไดโอดแต่ละตัวทำงานเฉพาะเมื่ออยู่ในสถานะไบแอสไปข้างหน้า (เมื่อแรงดันที่แอโนดสูงกว่าแรงดันที่แคโทด) DC นี้มีระลอกคลื่นเข้ามาเกี่ยวข้อง ดังนั้นตัวเก็บประจุจึงถูกใช้เพื่อทำให้เรียบก่อนที่จะส่งไปยังวงจรควบคุม
3. วงจรควบคุม: วงจรควบคุมใน PowerSupply ประกอบด้วยวงจรรวม LM-317 และ LM-337 LM317 จ่ายกระแสโหลดมากกว่า 1.5 A พร้อมแรงดันเอาต์พุตที่ปรับได้ในช่วง 1.2 ถึง 37 V LM337 ซีรีส์เป็นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าลบ 3 ขั้วที่ปรับได้ซึ่งสามารถจ่ายไฟเกิน -1.5 A ในช่วงแรงดันเอาต์พุต -1.2 ถึง -37 V พวกมันใช้งานง่ายเป็นพิเศษและต้องการตัวต้านทานภายนอกเพียงสองตัวเพื่อตั้งค่าแรงดันเอาต์พุต นอกจากนี้ การควบคุมทั้งสายและโหลดจะดีกว่าตัวควบคุมคงที่มาตรฐาน แรงดันไฟขาออกของ LM317/LM377 ถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของตัวต้านทานป้อนกลับสองตัว R1 และ R2 ซึ่งสร้างเครือข่ายตัวแบ่งที่อาจเกิดขึ้นทั่วทั้งขั้วเอาต์พุต แรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทานป้อนกลับ R1 คือแรงดันอ้างอิงคงที่ 1.25V ซึ่ง Vref สร้างขึ้นระหว่าง เทอร์มินัล "เอาต์พุต" และ "การปรับ" จากนั้นกระแสใด ๆ ที่ไหลผ่านตัวต้านทาน R1 ก็ไหลผ่านตัวต้านทาน R2 (โดยไม่สนใจกระแสเทอร์มินัลการปรับที่เล็กมาก) โดยมีผลรวมของแรงดันตกคร่อม R1 และ R2 เท่ากับแรงดันเอาต์พุต Vout เห็นได้ชัดว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้า Vin ต้องมีอย่างน้อย 2.5 โวลต์มากกว่าแรงดันเอาต์พุตที่ต้องการเพื่อจ่ายไฟให้กับตัวควบคุม
4. ตัวกรอง: เอาต์พุตของ LM317/337 ถูกป้อนไปยังตัวเก็บประจุเพื่อกรองเอฟเฟกต์ที่เร้าใจ แล้วมันก็ถูกส่งไปยังเอาท์พุท ควรสังเกตว่าควรคำนึงถึงขั้วของตัวเก็บประจุก่อนวาง

แหล่งจ่ายไฟ DC คงที่ 5v

5v DC ทำงานบนหลักการเดียวกัน แต่ตัวควบคุมที่ใช้สำหรับสิ่งนั้นคือ 7805 คงที่ หม้อแปลงที่ใช้ยังเป็น 220V ถึง 9V AC

ขั้นตอนที่ 2: แผนภาพวงจรและส่วนประกอบที่จำเป็น:

แผนภาพวงจรและส่วนประกอบที่จำเป็นแสดงอยู่ในภาพด้านบน

ขั้นตอนที่ 3: การจำลองและเค้าโครง Pcb

Proteus Schematic และการจำลอง:

วงจรแผนผังถูกจำลองขึ้นเพื่อดูว่าวงจรทำงานอย่างถูกต้องหรือไม่และบรรลุเป้าหมายของตัวแปร ±15V และแหล่งจ่ายไฟคงที่ 5V หรือไม่ ซึ่งได้รับการตรวจสอบโดยการวัดแรงดันไฟขาออกโดยใช้มัลติมิเตอร์

เค้าโครง Proteus PCB:

แผนผังวงจรหลังจากการทดสอบถูกแปลงเป็นรูปแบบ PCB ส่วนประกอบจะถูกวางไว้ก่อนและการกำหนดเส้นทางจะทำผ่านการกำหนดเส้นทางอัตโนมัติ ความกว้างของสายไฟคือ T80 ในขณะที่ส่วนที่เหลือของสายไฟมีความกว้าง T70 เลือกความยาวของบอร์ดเป็น 6 x 8 นิ้ว นอกจากนี้ยังมีการตรวจสอบเลย์เอาต์ 3 มิติสำหรับการออกแบบ PCB ที่คาดไว้ เลย์เอาต์เมื่อเสร็จสิ้นและทดสอบว่าเส้นทางไม่ข้ามนั้นส่งออกเป็น PDF หรือไม่ เฉพาะขอบกระดานและชั้นล่างเท่านั้นที่ถูกเลือกให้อยู่ในไฟล์ PDF และส่วนที่เหลือจะไม่ถูกเลือก มันทำให้เราพิมพ์แทร็กของ PCB ทั้งหมด

ขั้นตอนที่ 4: การพิมพ์ PCB

การพิมพ์บนกระดาษเนย:

แทร็กที่ได้เป็นไฟล์ PDF ถูกพิมพ์ลงบนกระดาษทาเนย เครื่องพิมพ์ที่ใช้สำหรับวัตถุประสงค์นี้คือเครื่องพิมพ์ที่มีผงหมึกมากกว่าหมึกเหลว เนื่องจากไม่สามารถถ่ายโอนบนกระดาษเนยได้ เพื่อจุดประสงค์นั้นกระดาษเนยจะถูกตัดให้พอดีกับขนาดกระดาษ A4 เพื่อการพิมพ์ที่ง่าย จากนั้นจึงตัดให้พอดีกับขนาด PCB

การถ่ายโอนงานพิมพ์จากกระดาษ Butter ไปยังบอร์ด PCB:

กระดาษเนยวางอยู่บนบอร์ด PCB ใช้เตารีดร้อนกดกระดาษทาเนย ส่งผลให้แทร็กลอกเลียนบนบอร์ด PCB เนื่องจากความร้อนของหมึกโทนเนอร์ หลังจากนั้นจะทำการแก้ไขแทร็กโดยใช้เครื่องหมายถาวร

การแกะสลัก:

การย้ายแทร็คบนบอร์ด PCB ขั้นต่อไป บอร์ดจะถูกจุ่มลงในภาชนะที่บรรจุเฟอริกคลอไรด์ไว้ในเตาอบ ส่งผลให้มีการกำจัดทองแดงออกจากบอร์ด PCB ทั้งหมด ยกเว้นรางที่พิมพ์ออกมาเป็นแผ่นพลาสติกที่มี ทองแดงมีเฉพาะในแทร็กเท่านั้น

เจาะ:

หลังจากเตรียม PCB แล้ว รูจะถูกเจาะโดยใช้ดอกสว่าน Pcb โดยวางไว้ตรงกลางเพื่อจับดอกสว่านไว้ที่ 90 องศากับ PCB และไม่ใช้แรงกดเพิ่มเติม มิฉะนั้น ดอกสว่านจะแตกหัก รูสำหรับทรานซิสเตอร์ คอนเนคเตอร์ เรกูเลเตอร์ ไดโอดมีขนาดใหญ่กว่าตัวต้านทานทั่วไป ตัวเก็บประจุ ฯลฯ

การทำความสะอาดโดยใช้ทินเนอร์/เบนซิน:

ล้างบอร์ด PCB ด้วยทินเนอร์หรือน้ำมันสักสองสามหยดตามความพร้อมใช้งาน เพื่อให้หมึกถูกลบออกจากแทร็กเพื่อการบัดกรีที่สมบูรณ์แบบของส่วนประกอบบน PCB PCB พร้อมที่จะบัดกรีด้วยส่วนประกอบ

การบัดกรีส่วนประกอบ:

จากนั้นส่วนประกอบจะถูกบัดกรีบนบอร์ด PCB ตามโครงร่าง Proteus PCB ส่วนประกอบถูกบัดกรีด้วยความระมัดระวังโดยไม่ทำให้รางหรือจุดลัดวงจร ขั้วของส่วนประกอบต่างๆ เช่น ตัวเก็บประจุ/ทรานซิสเตอร์ แผ่นระบายความร้อนติดอยู่กับตัวควบคุมโดยใช้แปะเพื่อการนำไฟฟ้าที่ดีขึ้นและบัดกรีด้วย PCB ในทำนองเดียวกัน

การทดสอบ:

เป็นครั้งสุดท้ายที่ PCB ได้รับการทดสอบในช่วงเวลาสั้น ๆ ในขณะที่บัดกรีส่วนประกอบบนบอร์ด หลังจากนั้น PCB ถูกเปิดขึ้นและมีการสังเกตเอาต์พุตซึ่งเป็นไปตามเอาต์พุตที่ต้องการ PCB พร้อมที่จะวางลงในเคสแล้ว

ขั้นตอนที่ 5: การเตรียมปลอก

มีการซื้อเคสสำเร็จรูปที่มีเลย์เอาต์พื้นฐานมาจากตลาดและได้รับการแก้ไขตามความต้องการที่ต้องการ มันมาพร้อมกับสองรูสำหรับเสายึดสองเสา ดังนั้นเพิ่มเติมจาก 4 รูสำหรับเสายึดและ 2 สำหรับโพเทนชิโอมิเตอร์ในเคส ซ็อกเก็ต 3 ขาตัวเมียถูกวางไว้เช่นกันสำหรับการเชื่อมต่อที่ง่ายดายของสายไฟ AC วางสวิตช์ไว้ด้านนอกเพื่อเปิดหรือปิดแหล่งจ่ายไฟ นอกจากนั้น VOLTMETER ยังได้รับการติดตั้งในแหล่งจ่ายเพื่อให้อ่าน/เลือกได้ง่ายสำหรับผู้ใช้

ขั้นตอนที่ 6: การตั้งค่าซัพพลาย

หม้อแปลงและวงจรถูกวางลงในเคสโดยใช้ไม้/แผ่นฉนวนเพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจรกับร่างกาย ใช้สลักเกลียวและสายรัดสำหรับยึดส่วนประกอบเข้าด้วยกัน เสายึด โพเทนชิโอมิเตอร์ของตัวยึดฟิวส์ และปุ่มถูกติดตั้งบนปลอก ใช้สายจัมเปอร์ในการเชื่อมต่อและบัดกรีเพื่อรักษาความปลอดภัยในการเชื่อมต่อ มีการใช้ฟิล์มหดเพื่อยึดการเชื่อมต่อและเพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจร อุปทานได้รับการทดสอบ

ขั้นตอนที่ 7: โหลดระเบียบ

โหลดเชื่อมต่อกับเอาต์พุตของแหล่งจ่ายและต้องเผชิญกับแรงดันไฟขาออกซึ่งเกิดจากการตกคร่อมความต้านทานของสายไฟ / แทร็ก pcb / จุดเชื่อมต่อ ดังนั้น เพื่อรองรับสิ่งนี้ ค่าของตัวต้านทานใน LM317/LM337 จึงถูกเปลี่ยนเพื่อให้แรงดันโหลด 15 โวลต์ เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตเป็นแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด

ขั้นตอนที่ 8: การทดสอบ/การสังเกตขั้นสุดท้าย

โวลต์มิเตอร์ที่ใช้ในแหล่งจ่ายใช้ได้เฉพาะกับระดับแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 7v เท่านั้น (อื่นๆ ที่ไม่มีในท้องตลาด) ดังนั้นโดยการใช้โวลต์มิเตอร์ที่ดีกว่า ค่าแรงดันที่ต่ำกว่าก็สามารถวัดได้เช่นกัน ควรใช้โวลต์มิเตอร์แบบอนาล็อกแบบสองทิศทางและใช้สวิตช์เพื่อเปลี่ยนค่าที่จะวัด (+ve แหล่งจ่ายหรือ –ve แรงดันไฟจ่าย) ซึ่งจะทำให้ใช้งานได้จริงมากขึ้น

โดยรวมแล้วมันเป็นโครงการที่น่าสนใจ ได้เรียนรู้หลายอย่างเมื่อคุ้นเคยกับการผลิต PCB ปัญหาในการจัดหาและควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบแปรผัน

นอกจากนี้ โปรดไปที่ https://easyeeprojects.blogspot.com/ สำหรับโครงการที่จะเกิดขึ้น:)