Сборка регулируемого настольного источника питания DIY: 4 шага (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Я использую старый источник питания на основе линейного регулятора уже много лет, но максимальный выход 15 В-3 А в сочетании с неточными аналоговыми дисплеями подтолкнул меня к созданию собственного источника питания, который решает эти проблемы.

Я посмотрел на другие источники питания, которые люди делали для вдохновения, и определился с некоторыми основными требованиями:

-Больше мощности, чем мог дать старый аналог

-Охлаждающий вентилятор (при необходимости)

-Цифровой дисплей

-Приятный вид и безопасность (не то чтобы аналог не был ни тем, ни другим….)

Что касается электроники, то все предметы были приобретены с eBay или из магазина за пределами моего колледжа (серьезно), поэтому перечень материалов довольно сложно определить. По моим оценкам, я потратил менее 12 евро на детали, но это будет больше, если вы не сможете получить некоторые детали (источник питания) бесплатно, где цена очень сильно зависит от желаемой выходной мощности.

Обратите внимание, что в этой статье основное внимание уделяется моей сборке источника питания, поэтому не все шаги даны в виде практических рекомендаций, а, скорее, это краткое изложение предпринятых шагов. Если требуется более подробная информация, я, конечно, более чем счастлив помочь, просто оставьте комментарий здесь или к демонстрационному видео на YouTube, и я отвечу как можно скорее:)

Шаг 1: силовая электроника

В качестве источника питания использовался сильноточный (8A) SMPS (импульсный источник питания), который выдает 19 В, который я, к счастью, получил бесплатно. Подобные источники питания, которые можно использовать, включают зарядное устройство для ноутбука или даже трансформатор с полной мостовой выпрямительной схемой.

Чтобы остановить потребление энергии, когда оно не используется, соединение Live было расширено до переключателя на передней панели корпуса и обратно на SMPS. Так как корпус металлический, я соединил штырь заземления с опорной пластиной с помощью винта.

Выход постоянного тока ИИП был подключен к понижающему преобразователю постоянного тока постоянного тока, выход которого подключался к положительным и отрицательным клеммам на передней панели корпуса (через шунтирующий резистор на цифровом дисплее).

Цифровой дисплей вместе с понижающим преобразователем 5 В (для портов USB) питался от 19 В SMPS, так как он оставался постоянным независимо от установленного выходного напряжения.

Компьютерный вентилятор на 24 В также был подключен к SMPS через схему MOSFET, которая ограничивает ток (и, следовательно, скорость) вентилятора. ПРИМЕЧАНИЕ. В цепи ограничения тока нет необходимости, и полевой МОП-транзистор действует только как резистор. Он был добавлен для снижения скорости вентилятора, и многие другие схемы (даже схема на основе LM317), вероятно, будут работать лучше, чем моя реализация, но я могу включить ее, если кто-то этого захочет.

Шаг 2. Управляющая электроника и проводка дисплея

Цифровой индикатор должен быть подключен последовательно с отрицательной выходной клеммой для измерения тока, а другой провод идет к положительной выходной клемме для измерения выходного напряжения, как показано на рисунке выше.

Чтобы отрегулировать выходное напряжение, подстроечный резистор 50 кОм на понижающем преобразователе на 15 А заменен однооборотным потенциометром аналогичного номинала, который простирается до передней части корпуса с помощью ленточного кабеля. Одна сторона потенциометра подключена к потенциометру 2 кОм в попытке иметь ручку «точной настройки» напряжения, но, как обсуждается позже, это редко используется.

Внутренний недостаток понижающего преобразователя заключается в том, что выходное напряжение ограничено примерно на 1 В меньше входного напряжения, но сопротивление потенциометра согласовано с максимальным входным напряжением (в данном случае максимальное входное напряжение = 30 В). Это означает, что если вы подаете на понижающий преобразователь напряжение, намного ниже максимального входного напряжения, потенциометр будет иметь мертвую зону, когда поворот ручки не изменяет напряжение. Чтобы преодолеть это, есть два варианта:

1) Используйте комбинированный понижающий / повышающий преобразователь, который либо увеличивает, либо понижает входное напряжение до желаемого значения - этот вариант лучше всего подходит для большого диапазона выходного напряжения, который не зависит от входного напряжения (не ограничивается им).

2) Выберите потенциометр с сопротивлением, которое уменьшает мертвую зону до приемлемого уровня - это самый дешевый вариант, но только уменьшает мертвую зону (что в результате увеличивает разрешение), поэтому выходное напряжение все еще ограничено до определенной величины ниже входное напряжение.

Я выбрал вариант 2, так как у меня уже был понижающий преобразователь на 15 А, и я не хотел ждать, пока прибудут другие детали из Китая. Поскольку требуемое сопротивление потенциометра не было близко к стандартному значению, я поместил резистор на внешние выводы потенциометра, эффективно уменьшив сопротивление до желаемого значения.

Шаг 3: Дело

Теперь самое интересное и утомительное - создание дела. Вы можете использовать для этого все, что захотите; дерево, МДФ, пластик, металл или полностью напечатанное на 3D-принтере, если вы действительно этого хотите. Я выбрал металл и пластик, так как мне удобнее всего использовать эти материалы, и они прекрасно смотрятся вместе (извините, любители дерева).

У меня было много листового материала из нержавеющей стали, поэтому основная крышка была сделана из него. Передняя и задняя панели были сделаны из пластика (акрил спереди, неизвестный жевательный пластик сзади), а опорная пластина была сделана из стального листа подставки под телевизор.

Основание было вырезано, чтобы быть немного шире и намного длиннее, чем у SMPS, и в 4 углах, где раньше располагались крепежи корпуса SMPS, были просверлены отверстия (поскольку верхняя половина корпуса была удалена для проводов и лучшего отвода тепла).

Эти отверстия были нарезаны метчиком M4, чтобы можно было использовать крепежные винты для крепления SMPS к основанию, а также прямоугольные пластины из нержавеющей стали, которые используются для соединения основания с крышкой из нержавеющей стали и задней панелью. Два аналогичных отверстия были просверлены и нарезаны резьбой, чтобы удерживать переднюю панель на месте, на этот раз использовалась пластиковая угловая деталь (из-за близости силовых разъемов).

Передняя и задняя панели были размечены и просверлены там, где это необходимо, затем части были вырезаны и вручную отпилены по размеру, включая прямоугольные отверстия для дисплея, USB-порты и подключение к электросети на задней панели.

Основная крышка была размечена на листе SS толщиной 0,8 мм и обрезана по размеру с помощью угловой шлифовальной машины, включая отверстие сбоку для забора воздуха. Отверстия для боковых сторон и верхней части были отмечены и просверлены перед изгибом, но поскольку у меня нет тормоза для листового металла (пока), изгибы, которые мне удалось получить, имели большой радиус. Когда я рассчитал меньший радиус для отверстий, я забил края углового железа в тисках, чтобы все было выровнено должным образом - это привносит некоторый «характер» в деталь и гарантирует, что все знают, что она сделана на заказ …

Все собирается с помощью крепежных винтов M4 или клея для деталей, которые не нужно заменять. Я думаю, что важно строить вещи с учетом удобства обслуживания.

Шаг 4. Обзор

После сборки, тестирования и использования в течение нескольких месяцев я обнаружил, что потенциометр 2K для функции "точной настройки" шумит (иногда размыкается цепь при повороте). Это было неприемлемо, так как из-за этого выходное напряжение неожиданно подскакивало, поэтому я просто повернул потенциометр 2 кОм в минимальное положение, чтобы он не мешал работе основного регулятора. Высококачественные потенциометры необходимы для подобных проектов.

Я надеюсь, что это поможет некоторым из вас, как другие помогли мне. Это лишь один из многих подходов, и я призываю вас задавать вопросы, если потребуется дополнительная информация, здесь или в моем видео на YouTube. Большое вам спасибо и молодцы, если вы зашли так далеко, удачи!