วิธีทำ Bench Power Supply: 20 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

พาวเวอร์ซัพพลายแบบตั้งโต๊ะเป็นชุดอุปกรณ์ที่มีประโยชน์มากสำหรับผู้ที่ชื่นชอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แต่อาจมีราคาแพงเมื่อซื้อจากตลาด ในคำแนะนำนี้ ฉันจะแสดงให้คุณเห็นถึงวิธีการสร้างพาวเวอร์ซัพพลายสำหรับห้องปฏิบัติการแบบแปรผันด้วยงบประมาณที่จำกัด มันเป็นโครงการ DIY ที่ยอดเยี่ยมสำหรับผู้เริ่มต้นและผู้ที่สนใจในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

[เล่นวีดีโอ]

คุณสามารถค้นหาโครงการทั้งหมดของฉันได้ที่:

วัตถุประสงค์หลักของโครงการคือการเรียนรู้วิธีการทำงานของหน่วยจ่ายไฟเชิงเส้น ในเบื้องต้น เพื่ออธิบายหลักการทำงานของแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น ฉันได้ยกตัวอย่างของแหล่งจ่ายไฟที่ใช้ LM 317 สำหรับการทำพาวเวอร์ซัพพลายขั้นสุดท้าย ฉันซื้อชุดอุปกรณ์จ่ายไฟจาก Banggood และประกอบเข้าด้วยกัน

นี่คือการจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่มีความเสถียรคุณภาพสูง ซึ่งสามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่อง และช่วงที่จะควบคุมแรงดันไฟฟ้าคือ 0-30V มันยังประกอบด้วยวงจรจำกัดกระแสซึ่งสามารถควบคุมกระแสเอาท์พุตจาก 2mA ถึง 3A ได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยความสามารถในการควบคุมกระแสอย่างต่อเนื่อง และคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์นี้ทำให้อุปกรณ์นี้เป็นเครื่องมือที่ทรงพลังที่ขาดไม่ได้ในห้องปฏิบัติการวงจร

ลักษณะเฉพาะ:

แรงดันไฟฟ้าขาเข้า: 24V AC

กระแสไฟเข้า: สูงสุด 3A

แรงดันขาออก: 0 ถึง 30V ปรับต่อเนื่องได้

กระแสไฟขาออก: 2mA - 3A ปรับได้อย่างต่อเนื่อง

แรงดันไฟขาออก: ต่ำสุด 0.01%

ขั้นตอนที่ 1: เครื่องมือและชิ้นส่วนที่จำเป็น

ส่วนรายการ:

1. สเต็ปดาวน์ Transformer - 24V, 3A (Jaycar)

2. ชุดจ่ายไฟ DIY (บางกู๊ด / อเมซอน)

3. ฮีทซิงค์และพัดลม (บางกู๊ด)

4. Volt-Amp แผงมิเตอร์ (Amazon)

5. ปุ่มโพเทนชิโอมิเตอร์ (Banggood)

6. ตัวแปลงบั๊ก (Amazon)

7. พอร์ต USB (อเมซอน)

8. Binding Post Banana Plug (อเมซอน)

9. เต้ารับไฟฟ้า IEC3 (บางกู๊ด)

10.ร็อคเกอร์สวิตซ์ (บางกู๊ด)

11. ไฟ LED สีเขียว (อเมซอน)

12. แอลอีดีโฮลเดอร์ (บางกอก)

13. ท่อหดความร้อน (บางกู๊ด)

14. ตีนยางแบบมีกาวในตัว (Amazon)

15. ฟิลาเมนต์การพิมพ์ 3 มิติ-PLA (GearBest)

เครื่องมือ/เครื่องจักรที่ใช้

1. เครื่องพิมพ์ 3 มิติ - Creality CR-10 (Creality CR10S) หรือ Creality CR-10 Mini

2. หัวแร้ง (อเมซอน)

3. DSO- RIGOL (อเมซอน)

4. ปืนกาว (อเมซอน)

ขั้นตอนที่ 2: ไดอะแกรมบล็อกพื้นฐาน

ก่อนเข้าสู่กระบวนการผลิต คุณควรทราบส่วนประกอบพื้นฐานของลิเนียร์พาวเวอร์ซัพพลาย

องค์ประกอบหลักของแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นคือ:

หม้อแปลงไฟฟ้า: หม้อแปลงจะเปลี่ยนแรงดันไฟ ac เป็นค่าที่ต้องการ ใช้สำหรับลดแรงดันไฟฟ้า นอกจากนี้ยังทำหน้าที่แยกแหล่งจ่ายไฟออกจากอินพุตหลักเพื่อความปลอดภัย

วงจรเรียงกระแส: เอาต์พุตกำลังของหม้อแปลงไฟฟ้าอยู่ในกระแสสลับ ซึ่งจำเป็นต้องแปลงเป็น DC วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์จะแปลง AC เป็น DC

Input Smoothing Capacitor / Filter: แรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขจากวงจรเรียงกระแสคือแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแบบพัลซิ่งซึ่งมีปริมาณการกระเพื่อมสูงมาก แต่นี่ไม่ใช่สิ่งที่เราต้องการ เราต้องการรูปคลื่น DC ที่ปราศจากการกระเพื่อม วงจรตัวกรองใช้สำหรับปรับความผันแปรของไฟฟ้ากระแสสลับ (ระลอกคลื่น) จากแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขให้เรียบ ตัวเก็บประจุอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ใช้สำหรับสิ่งนี้

ตัวควบคุมเชิงเส้น: แรงดันไฟขาออกหรือกระแสจะผันผวนเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของอินพุตจากไฟหลัก ac หรือเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของกระแสโหลดที่เอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟ ปัญหานี้สามารถกำจัดได้โดยใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า ซึ่งจะรักษาเอาต์พุต คงที่แม้เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงที่อินพุตหรือการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ เกิดขึ้น

โหลด: โหลดแอปพลิเคชัน

ขั้นตอนที่ 3: หม้อแปลง

อินพุตไฟ AC แรงสูงที่เข้าสู่หม้อแปลงซึ่งมักจะลดระดับไฟ AC แรงสูงจากไฟหลักเป็นไฟฟ้ากระแสสลับแรงดันต่ำที่จำเป็นสำหรับการใช้งานของเรา สำหรับการออกแบบพาวเวอร์ซัพพลาย แรงดันไฟฟ้ารองของหม้อแปลงจะถูกเลือกโดยพิจารณาจากแรงดันเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟ การสูญเสียในไดโอดบริดจ์และตัวควบคุมเชิงเส้น รูปคลื่นทั่วไปของหม้อแปลง 24V แสดงไว้ด้านบน โดยทั่วไปเราอนุญาตให้ลดลงประมาณ 2V - 3V สำหรับการกำหนดค่าตัวเรียงกระแสแบบบริดจ์ ดังนั้น แรงดันไฟฟ้ารองของหม้อแปลงสามารถคำนวณได้ดังนี้

ตัวอย่าง:

สมมติว่าเราต้องการสร้างแหล่งจ่ายไฟที่มีแรงดันเอาต์พุต 30V และ 3A

ก่อนที่บริดจ์เรคติไฟเออร์จะต้องเป็น = 30 + 3 = 33V (พีค)

ดังนั้นแรงดัน RMS = 33 /sq root (2) = 23.33 V

หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าที่ใกล้ที่สุดในตลาดคือ 24V ดังนั้นพิกัดหม้อแปลงของเราคือ 230V / 24V, 3A

หมายเหตุ: การคำนวณข้างต้นเป็นการประมาณคร่าวๆ ในการซื้อหม้อแปลงไฟฟ้า สำหรับการคำนวณที่แม่นยำ คุณต้องพิจารณาถึงแรงดันตกคร่อมไดโอด แรงดันตกของตัวควบคุม แรงดันไฟกระเพื่อม และประสิทธิภาพของวงจรเรียงกระแสด้วย

ขั้นตอนที่ 4: วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์

สะพานวงจรเรียงกระแสจะแปลงแรงดันไฟสลับหรือกระแสไฟให้เป็นปริมาณกระแสตรง (DC) ที่สอดคล้องกัน อินพุตไปยังวงจรเรียงกระแสเป็นไฟฟ้ากระแสสลับในขณะที่เอาต์พุตเป็น DC แบบพัลซิ่งทิศทางเดียว

แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมไดโอดเอนกประสงค์อยู่ที่ประมาณ 0.7V และไดโอดชอตกี้อยู่ที่ 0.4V เมื่อไดโอดสองตัวในวงจรเรียงกระแสบริดจ์กำลังทำงานอยู่ แต่เนื่องจากไดโอดดำเนินการอย่างหนัก ไดโอดจึงอาจสูงกว่าได้อย่างมีประสิทธิภาพ ค่าความปลอดภัยที่ดีคือสองเท่าของค่ามาตรฐานหรือ 0.7 x 2 = 1.4V

เอาต์พุต DC หลังจากวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์มีค่าประมาณเท่ากับแรงดันไฟฟ้ารองคูณด้วย 1.414 ลบด้วยแรงดันตกคร่อมไดโอดนำไฟฟ้าสองตัว

Vdc = 24 x 1.414 - 2.8 = 31.13 V

ขั้นตอนที่ 5: Smoothing Capacitor / Filter

แรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขจากวงจรเรียงกระแสคือแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแบบพัลซิ่งซึ่งมีปริมาณการกระเพื่อมสูงมาก ระลอกคลื่นขนาดใหญ่ที่มีอยู่ในเอาต์พุตทำให้แทบเป็นไปไม่ได้เลยที่จะนำไปใช้ในแอพพลิเคชั่นที่จ่ายไฟ ดังนั้นจึงใช้ตัวกรอง ตัวกรองที่พบบ่อยที่สุดคือการใช้ตัวเก็บประจุขนาดใหญ่

รูปคลื่นเอาต์พุตที่เป็นผลลัพธ์หลังจาก Smoothing Capacitor แสดงไว้ด้านบน

ขั้นตอนที่ 6: เครื่องปรับลม

แรงดันไฟขาออกหรือกระแสไฟจะเปลี่ยนแปลงหรือผันผวนเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของอินพุตจากไฟหลักหรือเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของกระแสโหลดที่เอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุม หรือเนื่องจากปัจจัยอื่นๆ เช่น การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ปัญหานี้สามารถกำจัดได้โดยใช้ตัวควบคุม IC หรือวงจรที่เหมาะสมซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบไม่กี่อย่าง เรกูเลเตอร์จะรักษาเอาท์พุตให้คงที่แม้เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงที่อินพุทหรือการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ เกิดขึ้น

IC เช่น 78XX และ 79XX ใช้สำหรับรับค่าแรงดันคงที่ที่เอาต์พุต ในขณะที่ IC เหมือนกับ LM 317 เราสามารถปรับแรงดันเอาต์พุตให้เป็นค่าคงที่ที่ต้องการได้ LM317T เป็นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าบวก 3 ขั้วที่ปรับได้ซึ่งสามารถจ่ายไฟได้หลายแบบ เอาต์พุตแรงดัน DC อื่นที่ไม่ใช่แหล่งจ่ายไฟแรงดันคงที่ วงจรตัวอย่างด้านบนใช้ IC ควบคุมแรงดันไฟฟ้า LM3 17 เอาต์พุตที่แก้ไขแล้วจากวงจรเรียงกระแสบริดจ์แบบเต็มคลื่นจะถูกป้อนไปยัง IC เรกูเลเตอร์ LM317 โดยการเปลี่ยนค่าของโพเทนชิออมิเตอร์ที่ใช้ในวงจรนี้ แรงดันไฟขาออกสามารถควบคุมได้ง่าย

จนถึงตอนนี้ ฉันได้อธิบายวิธีการทำงานของหน่วยจ่ายไฟแบบลิเนียร์แล้ว ในขั้นตอนการดำเนินการ ฉันจะอธิบายการสร้างพาวเวอร์ซัพพลายแบบตั้งโต๊ะโดยการประกอบชุดอุปกรณ์ DIY