Eiti į turinį
Kestas_Smaukauskis

Tiesinio maitinimo šaltinio projektavimas – nuo schemos iki PCB

Rekomenduoti pranešimai

Sveiki, čia ir vėl jūsų ištikimasis tarnas smaukauskis, dar kitaip žinomas kaip seras smaukalotas. Šiandien ir vėl aš su savo dūxo išmintimi suteiksiu šiek tiek informacijos. Daugeliui, kas mėgsta eksperimentuoti su elektronika dažnai prireikia vienokios ar kitokios maitinimo įtampos. Aišku visuomet galima norimą maitinimo šaltinį nusipirkti, bet tokiems, kurie nėra labai pažengę su elektroninės įrangos kūrimu turbūt būtų daug įdomiau tokį daiktą pasigaminti patiems. Taigi šitoje temoje ir papasakosiu kaip suprojektuoti maitinimo šaltinį? Kalusite kodėl tiesinį? Kodėl ne impulsinį? Na taip juk impulsiniai užima daug mažiau vietos ir jų naudingumo koeficientas didesnis. Tačiau reiktų nepamiršti, jog impulsiniai maitinimo šaltiniai skleidžia didesnius elektrinius trikdžius, o kas svarbiausia jie daug sudėtingesni, tad elektornikos naujokui tokį daiktą suprojektuoti būtų per didelis iššukis, o pežengusiam maitinimo šaltinių projektavimas dažnai neįdomus, na aišku nebent gaminamas maitinimo šaltinis spesifiniam sudėtingam įrenginiau, bet čia jau būtų kita tema. Nors gal čia tik mano smaukauskiškos sapalionės, bet tiek jau to. Tad imsiu ir papasakosiu kaip susiprojektuoti tiesinį maitinimo šaltinį, kuris būtų jungiamas į įprasta 230 V kintamos įtampos namų maitinimo tinklą, o jo išėjimas būtų nuolatinė reguliuojama nuo 0 iki 24 V įtampa, o kurio maksima galima srovė būtų 2 A (manau tiek tūrėtų pakakti megėjui pradedančiąjam elektrončikui).

 

Taigi nuo ko pradėti? Daugelis turbūt sakysite nuo schemos? NE. Nebūkite tokie impulsyvūs kaip vaperiai, prieš pradedant projektuoti schema geriausia susidaryti blokinę diagramą, pagal kurią bus galima kurti schemą. Taigi matinimo šaltinio blokinė diagrama atrodytu taip:

5bce5aefcf7c3c1bc65df8b1a8114c88811.png

 

Čia MAINS blokelis žymi paprasčiausią namų tinklą, tuomet elektros energija keliauja į transformatorių, kuris 230 V įtampą paverčia į 24 V (tokį transformatorių parinkau, nes 24 V maksimali pageidaujama išėjime, o įtampą išlyginus ji pasidaro dar kiek didesnė). Iš tranformatoriaus toliau energija keliauja į lyginimo grandinę, kurioje kintama įtampa paverčiama nuolatine, nuomet iš lyginimo grandinės keliaujama į reguliavimo grandinę, kurioje įtampa stabilizuojama ir reguliuojama pagal vartotojo poreikį, o toliau gaunama norima įtampa, kurią galima jungti prie norimo įrenginio.

 

Taigi pradžoje mums reikės laido, kad prijungti tinklą į transformatorių. Keliaujame į lemoną ir perkam:

https://www.lemona.lt/?page=item&i_id=142852

 

tuomet mums reikės transformatoriaus:

https://www.lemona.lt/?page=item&i_id=139623

 

Matom kad transformatoriaus srovė 2,71, kas yra daugiau nei pakankama šiam projektui.

O va dabar jau galim pradėti kurti schemą, kadangi tiek lyginimo, tiek reguliavimo grandinė bus vienoje plokštėje. Schemą vaizduosiu Eagle programos lange, kadangi su ja ir braižysiu plokštę. Kodel eagle? Todėl kad smaukauskiui taip patinka, o jei rimtai tai dėl to, kad ši programa labai populiari todėl yra begalės komponentų bibliotekų, tad nereikės vargti braiažant komponentus patiems, beto šios programos nemokama versija tokiems smulkiems projektams pakankama.

 

Kadangi transformatorius bus ne plokštėje, o išorėje schemoje braižomi tik jo gnybtai:

a9bb9f31455c88d7733d3bd2316ddd72612.png

 

Realiai tai čia planuoju kad bus va tokia vat kaladėle, į kurią prisijungs laidai iš trafo išėjimo:

https://www.lemona.lt/?page=item&i_id=30028

 

Na o dabar braižom įtampos/srovės lyginimo grandinę:

d912e4498dc1103820f1105a324c37ad990.png

 

Pradžioj braižom diodų tiltelį iš 4 1N5401 diodų. Tuomet iš 24V sinusoidės signalo bus apatinės dedamosios perkeltos į viršų, kaip parodyta žemiau esančiame mano nubraižytame paveikslėlyje. Atsivertus šių diodų aprašyma (http://www.vishay.com/docs/88516/1n5400.pdfmatom, kad jų maksimali srovė yra 3 A, o įtampa 50 V, kas mus pilnai tenkina, todėl galima naudot tokius diodus šiam įrenginyje. Toliau grandinėje jungiam du kondensatorius. Vienas paprastas keramikinis nedidelės talpos (47 nF), o kitas didelis elektrolitinis labai didelės talpos (4700 uF). Aišku abu turi palikyti maksimalią itampą didesnę nei gaunam išlygintą. Didelis kondensatorius skirtas išlyginti pagrindinius įtmpos nestabilumus, o mažas nedidelius triukšmus linijoje. Taigi po visos šios grandinės įtampa atrodo taip:

30a8f2857e44718c3953dc9e4bb6388540.png

 

Kadangi 24 voltai yra efektinė įtampa (mano paveiksliuke pavaizduota mežesnių pliūpsnių amplitudė), tai išlyginta įtampa bus apie 30 V. Dabar beliko ją stabilizuoti. Be to uždėjau 2,2 kilo omų varžą, kuri skirta išsikrauti kondensatoriui, kai maitinimas nutrauktas ir nėra prijungta apkrovos, kadangi įkrautas kondensatorius (tas dydysis) gali būti pavojingas, jei nebus iškrautas tinkamai. Taigi  išlyginimo grandinę nubraižėm, dabar braižom reguliavimo grandinę:

8275613e4f2eb33dac49a063cc50dbfe525.png

 

Na va reguliavimo grandinė kaip ir baigta. IC1 elementas tai ne kas kita kaip daugumai gerai pažįstamas įtampos reguliatorius LM317, kuris varžų daliklio pagalba savo išėjime duoda norimą įtampą. Kondensatoriai C9 ir C5 skirti filtruoti ir stabilizuoti LM317 įėjimo įtampą, o R6 rezistorius atlieką tokią pat funkciją, kaip ir R1. Diodas 1N4001 skirtas mikroschemos LM317 apsaugai, o R2 ir gnybtai POT skirti sudaryti varžų daliklį. Pot tai schemoje vaizduojama tokia pat jungtis kaip ir transformatoriaus, tik į ja bus jungiamas potenciometras ant laidų, kurį sukinėjant keisis išėjimo įtampa. Potenciometro vertė turėtų būti nemažesnė, kaip 4,4 kilo omai, kad pasiekti 24V galimą išėjimo įtampą. Toliau įmečiau C11 ir C6 kondensatorius, kurie skirti LM314 išėjimo įtampos stabilizavimui. Viskas būtu kaip ir tvarkoje, tik yra viena labai didelė bėda, kurios (jei esat naujokas elektronikos projektavime) turbūt neįvertinot. Bet nebūčiau smaukauskis jei aš jum to neatskleisčiau. O bėda tame, kad jei pažiūrėsit LM317 mikroschemos aprašymą (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm317.pdf), pamatysit, kad maksimali galima išėjimo srovė yra 1,5 A. Taigi mums dar trūksta ketvirtadalio. O jei pareikalausim daugiau nei mikroschema gali suteikti, greičiausiai ją sudeginsim ir pamatysim labai gražiai kaip ruksta iš mikroschems dūmai. Ka daryti kad taip neatsitikt? Šiuo atveju reiktų prisiminti tokį daiktą, kaip dvipolis tranzistorius, ir jo jungimo schemą kaip kartotuvo. Tai reiškia kad galim prijungti LM317 išėjimą į tranzistoriaus bazę ir naudot jį kaip kartotuvą, kuris atkartotų įtampą, tačiau galėtų suteikti daug didesnę srovę. Tad papildom schemą įterpiant kartotuvą:

988209be31e89db5f330051e7a33e6fb582.png

 

Na va jau geriau. Pridėjom MJE3055 tranzistorių, kuris jau pajėgs mums suteikti 2 A srovės. Trys diodai pajungti į tranzo bazę skirti tam, kad galima būtų išėjime gauti 0 voltų. Be jų to gauti nepavyktų, kadangi LM317 veikia tokiu principu, kuomet savo išėjime stengiasi pasiekti 1,25 V, tačiau per varžų daliklio santykį tą įtampą užsikelia, tačiau potenciometrui esant 0 varžos vis vien outpute bus ne nulis, o 1,25 V, o kadangi ant diodų krenta po 0,6 V, tai tą 1,25 ir panaikis ant savęs ir ant tranzistoriaus bazės bus 0 voltų. Varža R14 skirta riboti bazės srovę. Kondensatorius C2 skirtas filtruoti tranzistoriaus bazės įtampą, o rezistorius R4 atlieką tokia pat funkciją kaip ir rezistorius R1. Na štai beveik jau ir pabaiga, liko paskutinės schemos detalės ir schema baigta:

b0b81e095c832b2e71caf80a3edbe3ee65.png

 

Dar pridėjau keletą kondensatorių, kad išėjimo signalas būtų stabilesnis ir diodą, kuris apsaugos nuo atgalinės srovės pavojų, kad nesugadintų prietaiso. Ir aišku pridejau išėjimo gnybtus, per kuriuos ir bus nuimama norimas maitinimo signalas.

 

Schema baigta. Na o dabar galima pereiti prie plokštės braižymo. Pradžioje išsidėliojau srovės lyginimo komponentus:

e5f75f0f4f01755e64d202480326d98b669.png

 

Dabar galima pradėti braižyti takelius, tačiau kokio pločio? Geriausia pasitelkti internetinę skaičiuklę http://www.4pcb.com/trace-width-calculator.html pagal ją ten kur gali tekėti mūsų norima 2 A srovė takeliai turi būti bent 40 mil storio. Kiti, kurie turės tik signalinę reikšmę (taip pat priklausomai nuo srovės gali būti plonesni), taigi pradedame braižyti takelius:

d3e9437ebc227180384f345435eb022a126.png

 

Žemės takelių kol kas nebraižau, kadangi ant pačio galo per visą plokštę dėsiu bendrą žemės poligoną. Na o dabar tesiam toliau plokštės projektavimą:

e68b03f58ebb70ca1cbdd88829f32c1b678.png

 

Na va sutrasavom reguliatoriaus grandinę, dabar imkimes kartotuvo:

2b3a3ebc2ef350716ad62aa7339e6213730.png

 

Štai ir visi komponentai sudėti ir sutrasuoti, beliko uždėti bendrą žemės poligoną per visą plokštę poligoną (tą padatau Eagle programos komandinėje eilutėje parašęs POLYGON GND ir apibrėžęs plokštę:

511750f12c7fd89d4472a10abd113384920.png

 

Na va projektas baigtas. Beje tranzistorių uždėjau prie plokštės krašto, kadangi srebiant didelę srovę jis gali labai smarkiai pradėti kaisti, todėl gali tekti uždėti radiatorių. Na o dabar beliko tik atsispauzdinti plokštės šabloną ir jūsų norimu būdu pasigaminti plokštę. Pačių PCB gamybos būdų nedetalizuosiu, kadangi kas domisi elektronika ir taip žino, o kas nežino gali laisvais pasiskaityti internete (HOW TO MAKE PCB) nes apie tai informacijos tuntai tad nebeverta man pizdelinti. O pasigaminus plokštę beliks nusipirkti komponentus juos susilituoti ir aišku jei norit kad viskas būtų tvaringa plokštę reiktu įsimontuoti į kažkokį tai korpusą, kartu su transformatoriumi.

 

Šis projektas buvo kaip pvyzdinis (padariau, kad parodyti kaip projektuoti tokį įrenginį) tiesinio maitinimo šaltinio projektavimo, tačiau viskas tūrėtų veikti kuo puikiausiai, tad jei norite galite laisvai naudoti arba netgi patobulinti ir prisitaikyti pagal savo poreikius. Aš asmeniškai kažkada buvau darės tokio tipo maitinimo šaltinį. Principinė schema buvo iš esmes tokia pat tik jis turėjo multi išėjimus ir dar buvau numatės daugiau apsaugų jame (kaip kad pvz. Apsauga nuo viršsrovio), tokį maitinimo šaltinį sumontavau į savadarbį korpusą. Jei kam įdomu, tai pateikiu savo sulituoto matininimo šaltinio foto:

 

Čia plokštės projektas ir pati sulituota plokštė

69bdf619e33874aa35e99b3f58acbce6961.png

 

38e7d3a32235c26b06fb7b7f84d6b823873.png

 

d4c26236b7234ecf61fe6cbd8c8f306729.png

 

f3167243dcee8b242f170ebe9cf2d19d58.png

 

4d3b1c0f9d6acbcf37185250eed06440846.png

 

Ir įrenginio montavimas korpuse:

4b2f480bec3fe861bfcc6676ba7f6709672.png

 

e10a328ad5bcce90273cfbd6b5dfb1f8238.png

 

f7c44fcfc40142a0efc0419743f54da0202.png

 

Taigi tiek. Tikiuosi kam nebuvo įdomu susidomėjot, o kam buvo tai tapo paskata imtis projektuoti tokį prietaisą arba bent pasinaudoti mano šiuo pavyzdiniu projektu ir pasigaminti įtaisą patiems. Jei turit kokių klausimų, pastebėjimų ar gal netgi pastebėjot projekte kokių nors klaidų, neatitikimų (net ir tokie dūxai kaip as klysta) drąsiai išreiškit tai komentaruose. Viso gero. Smaukauskis out.

  • Už 36
  • Prieš 1

Dalintis šiuo pranešimu


Nuoroda į pranešimą
Dalintis kitose svetainėse

Nieko nesupratau, bet man patiko! +rep.

  • Už 2

Dalintis šiuo pranešimu


Nuoroda į pranešimą
Dalintis kitose svetainėse

Sako smaukauskis debilas, ne, jis yra daunas, bet ne debilas "Neįsilavinęs".

  • Prieš 1

Dalintis šiuo pranešimu


Nuoroda į pranešimą
Dalintis kitose svetainėse

Mldc, kad dalinies! Aš tikrai nieko nesupratau, nors ir bandžiau įsiskaityt, turbūt man tai neįdomu ir neužeina į smegenys kaip tau :) Sėkmės projektuose.

Dalintis šiuo pranešimu


Nuoroda į pranešimą
Dalintis kitose svetainėse
Svečias
Šios temos nebegalima komentuoti.

  • Paskutiniai lankytojai   0 nariai(-ių)

    Šio puslapio nežiūri nė vienas registruotas narys.

×
×
  • Sukurti naują...