USB kintamos įtampos maitinimo šaltinis: 7 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Jau kurį laiką turėjau idėją sukurti kintamą USB maitinimo šaltinį. Kurdamas jį, padariau jį šiek tiek universalesnį, leidžiantį ne tik įvesti USB, bet ir nuo 3 VDC iki 8 VDC per USB kištuką arba per bananų kištukinius lizdus. Išvestyje naudojamas lizdo tipas, kurį matytumėte sieninėje karpoje, ir du bananų kištukiniai lizdai. Jei į jį tiekiate 5 voltus, galite keisti išėjimą nuo 1,3 volto iki 20 voltų, lengvai įkrautą žemesne įtampa iki 200 mA. Priekyje yra skaitmeninis ekranas, rodantis įtampą ir įtampą. Aukščiau esančiame paveikslėlyje aš tiekiu mini osciloskopą, kurio įtampa yra 9 voltai, esant 120 mA, iš 5 voltų USB tiekimo iš nešiojamojo kompiuterio USB lizdo.

Priedai:

Dalys

(1) 240 omų rezistorius, 1/4 vatų

(1) 67 k rezistorius, 1/4 vatų

(2) 4,7 k rezistoriai 1/4 vatai

(3) 1 k rezistoriai, 1/4 vatai

(3) 2N3904 tranzistoriai

(1) IRF520 Mosfet arba lygiavertis

(2) 1N914 perjungimo diodai

(1) 1N4007 diodas

(2).01 uF keraminiai kondensatoriai (schemoje nurodyta 8 nF arba.008 uF, bet lengviau gauti 0,01 uF)

(2) 10 uF elektrolitiniai kondensatoriai, 50 voltų

(1) 470 uF 50 voltų elektrolitinis kondensatorius

(1) 56 uH induktorius (jei pageidaujama, gali būti suvyniotas ant mažo toroido)

(1) 100k apdailos puodą

(1) 5k 1/2 vatų potenciometras, linijinis kūginis

(1) LM317 IC įtampos reguliatoriaus IC mikroschema

(4) bananų kėlikliai (vyriški)

(1) standartinio dydžio USB lizdas (vyriškas)

(1) skaitmeninio voltmetro ampermetro modulis

(1) Būstas

(1) Perf arba prototipų lenta

(1) juoda rankenėlė su varžtu

Termiškai susitraukiantis vamzdis

Įvairios prijungimo vielos spalvos

Kastuvų jungtys (įvairių dydžių)

Šilumos kriauklė ir silicio mišinys, skirtas LM317

Įrankiai

Lituoklis, lydmetalis, karšto lydalo klijai, gręžtuvas su grąžtais, įvairūs atsuktuvai, įvairių tipų mažos replės, multimetras ir osciloskopas

1 žingsnis: dalių gavimas

Aš tyčia naudojau dalis, kurias lengva rasti ir kurias galima išgelbėti nuo elektroninių plokščių laužo. LM317 IC yra labai paplitęs, o 2N3904 tranzistoriai yra bendrosios paskirties ir gali būti pakeisti daugybe skirtingų tipų. „Mosfet“taip pat yra labai paplitęs ir kiti tipai gali būti naudojami kaip pakaitalas, jei pakaitalas yra N kanalo „Mosfet“ir turi panašius įvertinimus. Induktorius nėra kritinis ir gali būti naudojamas nuo 50 iki 200 nH. Šiuo tikslu aš juos išgelbėjau iš panaudotų CFL lempučių tvarkyklių plokščių. Galima naudoti bet kokio tipo projekto dėžutę. Turėjau po ranka, bet pigesnė juoda puikiai tinka. Kalbant apie perf plokštės naudojimą, tai yra mano asmeninis pasirinkimas, kad būtų lengva atlikti pakeitimus.

2 žingsnis: teorija už grandinės

Aukščiau pateiktos bangos formos nuotraukos rodo bangos formos progresavimą. Pirmasis rodo bangos formą nepastovaus multivibratoriaus išėjime dešiniojo 1N914 diodo viršuje. Antrasis rodo bangos formą prie IRF520 vartų, o paskutinė - bangos formą prie IRF520 šaltinio.

Grandinėje naudojamas dviejų tranzistorių stabilus multivibratorius, veikiantis 18 kHz dažniu. Kvadratinių bangų išėjimas paimtas iš vieno iš dviejų 1N914 diodų viršaus. Tranzistoriai yra įprasti 2N3904. Žemos įtampos kvadratinę bangą sustiprina kitas 2N3904 tranzistorius, kuris yra šališkos C klasės. Tranzistorius padidina įvesties kvadratinę bangą maždaug 10 kartų, kur praeina per elektrolitinį kondensatorių ir 100k potenciometrą, prieš pritaikant prie IRF520 Mosfet vartų. „Mosfet“yra prijungtas kaip pakopinis smulkintuvas, o šaltinio gnybtas turi 56 uH droselį, kuris grįžta į 5 voltų maitinimą. Kai „Mosfet“įjungiamas ir staiga išjungiamas, induktoriaus magnetinis laukas susidaro, o tada sugriūna, sukurdamas galinį EMF. Šiai galinei EMF įtampai leidžiama tekėti per 1N4007 diodą ir ji yra nuosekliai su šaltinio įtampa. Tai įkraunama iki dviejų įtampų pridėjimo per 470 uF elektrolitinį priekį nuo kondensatoriaus yra LM317 įtampos reguliatoriaus mikroschema, sukonfigūruota kaip reguliuojamas maitinimo šaltinis, kurį reguliuoja 5k potenciometras. Nepakrauta įtampa reguliuojama nuo 1,3 volto iki 20 voltų. Skaitmeninis voltmetras ir ampermetras yra prijungti prie grandinės, kad būtų rodomi tinkami įtampos ir srovės rodmenys priekiniame skydelyje.

3 žingsnis: sukurkite „Astable Multivibrator“ir patikrinkite, ar jis veikia

Sudėkite „Astable Multivibrator“, kaip parodyta paveikslėlyje. Įjunkite 5 voltų įtampą, o bangos forma ant antrojo tranzistoriaus kolektoriaus turėtų atrodyti kaip antrosios nuotraukos pjūklas, kurio dažnis yra maždaug 18 kHz.

4 žingsnis: pridėkite buferio/stiprintuvo ir „Boost Converter“skyrius

Kai bus nustatyta, kad stabilus multivibratorius veikia, galite pridėti buferinio tranzistoriaus skyrių. Pridedamas 100 K apdaila, kad būtų nustatytas signalo įvesties lygis „Mosfet“. Sumontavę „Mosfet“, laikydamiesi antistatinių atsargumo priemonių, įdiekite diodą ir elektrolitinį kondensatorių. Prieš diegdami šias dalis, galbūt norėsite paeksperimentuoti įdėdami jas į eksperimentatoriaus plokštę, išbandydami įvairias induktoriaus vertes. Aš išardžiau krūvą CFL ir nustatiau, kad induktoriai yra tobuli šiam tikslui, išskyrus tai, kad jie įkaista, kai pro juos praeina daugiau nei 100 mA. Radau, kad šis induktorius yra tobulas, nes jame naudojama storesnė viela. Galite naudoti nuo 50 iki 200 uH induktorius ir tokiu dažniu gausite gerų rezultatų. Eksperimentuodamas rekomenduočiau vairuoti „Mosfet“iš funkcijų generatoriaus. Eikite nuo 0,5 volto smailės iki smailės iki 5 voltų smailės iki smailės. Įdėkite voltmetrą per 470 uF kondensatorių ir stebėkite, kaip įtampa kondensatoriuje daug kartų padidėja iki įvesties įtampos. Nepakrautas mano padidėjo iki 30 voltų. Įsitikinkite, kad jūsų 470 uF elektrolitas yra ne mažesnis kaip 50 voltų.

CFL-kompaktiška fluorescencinė lemputė

5 veiksmas: pridėkite LM317 grandinę

Kai būsite patenkinti „Mosfet“padidinimo keitiklio skyriaus veikimu, galite įdiegti „LM317“ir jo radiatorių. Radau, kad LM317 įkaista, jam reikia radiatoriaus, bet ne „Mosfet“. Jei ritė įkaista, galite pagaminti radiatorių iš aliuminio folijos ir šiek tiek klijų. Aš panaudojau nedidelį lakštinio metalo gabalėlį, sulenktą aplink ritę, ir priklijavau vietoje karšto lydalo klijais.

6 veiksmas: gręžkite skyles dėžutėje, pritvirtinkite bananų lizdus ir pritvirtinkite skaitmeninį ekraną priekyje

Priekiniame skydelyje gręžkite skyles potenciometrui (1), (4) bananų lizdams ir (2) USB kabeliui ir adapterio tipo kištukui. Sumontuokite plokštę toje vietoje, kuri parodyta paveikslėlyje, ir viską sujunkite. Radau, kad mano naudojami bananų kištukai geriau veikė su prie jų prijungtomis kastuvinėmis jungtimis. Kai kurių prekių ženklų gale yra litavimo jungtys, todėl tai priklauso nuo naudojamos jungties tipo.

Plokštę ant korpuso pagrindo pritvirtinau šiek tiek karšto lydalo klijais, kad būtų lengviau nuimti, jei noriu pakeisti grandinę. Priekinis juodo plastiko gabalas buvo supjaustytas, kad tilptų skaitiklio skydelio paviršius. Jis buvo pritvirtintas karšto lydalo klijais. Kai visi kėlikliai buvo užpakalinėje dalyje, skydas taip pat buvo laikomas karšto lydalo klijais.

7 žingsnis: galutinis surinkimas ir bandymas

Galutinis elementas, prijungtas prie įrenginio, yra įtampos/srovės modulis. Modulis turi juodą ir baltą laidus, kurie eina į įėjimo įtampos šaltinį. Oranžinė viela suvokia teigiamą išėjimo įtampą. Yra du stori juodi ir raudoni laidai, jie eina prie dabartinio šunto. Jie eina nuosekliai su išėjimo apkrova, kad praneštų, kiek srovės traukia jūsų apkrova. Skaitikliai neregistruojami, jei įjungiate atvirkštinį poliškumą. Radau, kad dėl tam tikrų priežasčių srovė man neskaito tiksliai, todėl turėjau eksperimentuoti su skirtingais laidų storiais ir tipais. Gavęs tinkamus srovės rodmenis, lituodavau laidus tiesiai prie modulio gnybtų, atsikratydamas pateiktų jungčių. Tai galėjo būti problema tik su mano naudojamu moduliu.

Šis prietaisas pradės veikti maždaug 3 V nuolatinės srovės įvestyje ir esant šiai įtampai, išves iki 7 voltų esant 60 mA. Naudojant 5 voltų įvestį, jis nepertraukiamai išleis 11 voltų esant 120 mA, neperkaitindamas nė vieno komponento. Geresnis šilumos nuskendimas suteiks jums didesnes sroves. Tai buvo tame diapazone, kurį norėjau naudoti.