Maža apkrova - pastovi dabartinė apkrova: 4 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Aš sukūriau sau suolinį maitinimo bloką ir galiausiai pasiekiau tašką, kai noriu jį apkrauti, kad pamatyčiau, kaip jis veikia. Peržiūrėjęs puikų Dave'o Joneso vaizdo įrašą ir peržiūrėjęs keletą kitų interneto šaltinių, sugalvojau „Tiny Load“. Tai yra reguliuojama pastovios srovės apkrova, kuri turėtų atlaikyti apie 10 amperų. Įtampa ir srovė yra ribojama išėjimo tranzistoriaus vardų ir radiatoriaus dydžio.

Reikia pasakyti, kad yra tikrai protingų dizainų! „Tiny Load“yra tikrai paprastas ir paprastas, nedidelis Dave'o dizaino pakeitimas, tačiau jis vis tiek išsklaidys energiją, reikalingą norint išbandyti psu, kol jis negaus daugiau sulčių, nei gali ištverti.

„Tiny Load“nėra prijungtas srovės matuoklis, tačiau galite prijungti išorinį ampermetrą arba stebėti grįžtamojo ryšio rezistoriaus įtampą.

Po to, kai jį sukūriau, šiek tiek pakeičiau dizainą, todėl čia pateikta versija turi šviesos diodą, rodantį, kad jis įjungtas, ir geresnį jungiklio PCB modelį.

Schema ir PCB išdėstymas čia pateikiami kaip PDF failai, taip pat kaip JPEG vaizdai.

1 žingsnis: veikimo principas

Tiems, kurie nėra gerai susipažinę su elektroniniais principais, pateikiame grandinės veikimo paaiškinimą. Jei visa tai jums gerai žinoma, nedvejodami eikite į priekį!

„Tiny Load“širdis yra „LM358“dvigubas op-amp, kuris lygina krovinyje tekančią srovę su jūsų nustatyta verte. Op stiprintuvai negali tiesiogiai aptikti srovės, todėl srovė paverčiama įtampa, kurią op-amp gali aptikti rezistorius R3, žinomas kaip srovės jutiklis. Kiekvienam stiprintuvui, kuris teka R3, gaminamas 0,1 volto. Tai rodo Omo dėsnis, V = I*R. Kadangi R3 yra tikrai maža vertė, esant 0,1 omui, ji neįkaista per daug (jos išsklaidomą galią suteikia I²R).

Jūsų nustatyta vertė yra atskaitos įtampos dalis - vėl naudojama įtampa, nes op -amp negali aptikti srovės. Etaloninę įtampą gamina 2 diodai nuosekliai. Kiekvienas diodas sukuria 0,65 volto įtampą, kai per jį teka srovė. Ši įtampa, kuri paprastai yra iki 0,1 voltų abiejose šios vertės pusėse, yra būdinga silicio p-n jungčių savybė. Taigi etaloninė įtampa yra apie 1,3 volto. Kadangi tai nėra tikslus prietaisas, čia didelio tikslumo nereikia. Diodai gauna srovę per rezistorių. prijungtas prie akumuliatoriaus. Etaloninė įtampa yra šiek tiek aukšta, norint nustatyti apkrovą iki 10 amperų, todėl potenciometras, nustatantis išėjimo įtampą, yra nuosekliai prijungtas prie 3k rezistoriaus, kuris šiek tiek sumažina įtampą.

Kadangi atskaitos ir srovės jutiklis yra sujungti kartu ir prijungti prie op-amp nulinės įtampos jungties, op-amp gali aptikti skirtumą tarp dviejų verčių ir sureguliuoti jo išvestį taip, kad skirtumas sumažėtų iki beveik nulio. Čia naudojama nykščio taisyklė yra ta, kad „op-amp“visada bandys sureguliuoti savo išvestį taip, kad jos du įėjimai būtų tos pačios įtampos.

Prie akumuliatoriaus yra prijungtas elektrolitinis kondensatorius, kad būtų pašalintas bet koks triukšmas, kuris patenka į stiprintuvo maitinimo šaltinį. Prie diodų prijungtas dar vienas kondensatorius, kad slopintų jų skleidžiamą triukšmą.

„Tiny Load“verslo pabaigą sudaro MOSFET (metalo oksido puslaidininkių lauko efekto tranzistorius). Aš pasirinkau šį, nes jis buvo mano šiukšliadėžėje ir turėjo tam tinkamas įtampos ir srovės vertes, tačiau jei perkate naują, galite rasti daug tinkamesnių prietaisų.

„MOSFET“veikia kaip kintamasis rezistorius, kur nutekėjimas yra prijungtas prie maitinimo šaltinio, kurį norite išbandyti, +, šaltinis prijungtas prie R3, o per jį - prie maitinimo šaltinio, kurį norite išbandyti, ir vartai yra prijungti prie op-amp išvesties. Kai ant vartų nėra įtampos, „mosfet“veikia kaip atvira grandinė tarp jo nutekėjimo ir šaltinio, tačiau kai įtampa yra didesnė už tam tikrą vertę („slenksčio“įtampą), ji pradeda veikti. Pakankamai padidinkite vartų įtampą ir jos varža taps labai maža.

Taigi op-amp palaiko vartų įtampą tokiame lygyje, kai srovė, tekanti per R3, sukelia įtampą, kuri yra beveik lygi atskaitos įtampos daliai, kurią nustatėte sukdami potenciometrą.

Kadangi „mosfet“veikia kaip rezistorius, jame yra įtampa ir per jį teka srovė, dėl kurios jis išskiria galią šilumos pavidalu. Ši šiluma turi kažkur išeiti, kitaip ji labai greitai sugadins tranzistorių, todėl dėl šios priežasties jis prisukamas prie radiatoriaus. Šildytuvo dydžio apskaičiavimo matematika yra paprasta, bet taip pat šiek tiek tamsi ir paslaptinga, tačiau pagrįsta įvairiomis šiluminėmis varžomis, trukdančiomis šilumos srautui per kiekvieną dalį iš puslaidininkių sandūros į išorinį orą, ir priimtinu temperatūros padidėjimu. Taigi jūs turite šiluminę varžą nuo sandūros iki tranzistoriaus korpuso, nuo korpuso iki radiatoriaus ir per radiatorių į orą, sudėkite jas kartu, kad gautumėte bendrą šiluminę varžą. Tai pateikiama ° C/W, todėl kiekvieno išsisklaidančio vato temperatūra pakils tuo laipsnių skaičiumi. Pridėkite tai prie aplinkos temperatūros ir gausite temperatūrą, kurioje dirbs jūsų puslaidininkių sandūra.

2 žingsnis: dalys ir įrankiai

„Tiny Load“kūriau daugiausia naudodamas šiukšlių dėžės dalis, todėl tai šiek tiek savavališka!

PCB yra pagamintas iš SRBP (FR2), kurį aš turiu, nes jis buvo pigus. Jis yra padengtas 1 oz variu. Diodai, kondensatoriai ir „mosfet“yra seni, o op-amp yra vienas iš 10 paketų, kuriuos aš gavau prieš kurį laiką, nes jie buvo pigūs. Kaina yra vienintelė priežastis, kodėl tam naudojamas „smd“įrenginys - 10 „smd“įrenginių man kainavo tiek pat, kiek vienas skylė.

• 2 x 1N4148 diodai. Naudokite daugiau, jei norite įkelti daugiau srovės.
• MOSFET tranzistorius, aš naudoju BUK453, nes taip atsitiko, bet pasirinkite tai, kas jums patinka, kol srovės stipris yra didesnis nei 10A, slenksčio įtampa yra mažesnė nei maždaug 5v, o Vds yra didesnė nei maksimali, kurios tikitės naudok, turėtų būti gerai. Pabandykite pasirinkti vieną, skirtą linijinėms programoms, o ne perjungimui.
• 10k potenciometras. Aš pasirinkau šią vertę, nes atsitiktinai turėjau tokią, kurią išardžiau iš seno televizoriaus. Tie, kurie turi tą patį atstumą tarp kaiščių, yra plačiai prieinami, tačiau nesu tikras dėl tvirtinimo kilpų. Tam gali tekti pakeisti plokštės išdėstymą.
• Rankenėlė, skirta pritaikyti potenciometrui
• 3k rezistorius. 3.3k turėtų veikti taip pat gerai. Naudokite mažesnę vertę, jei norite įkrauti daugiau srovės naudodami parodytą 2 diodų nuorodą.
• LM358 stiprintuvas. Tiesą sakant, bet koks vienas tiekimas, nuo geležinkelio iki bėgio, turėtų atlikti savo darbą.
• 22k rezistorius
• 1k rezistorius
• 100nF kondensatorius. Tai tikrai turėtų būti keramika, nors aš naudoju plėvelę
• 100uF kondensatorius. Turi būti įvertinta bent 10 V įtampa
• 0,1 omo rezistorius, minimali galia 10W. Tas, kurį naudojau, yra per didelis, ir vėlgi kaina buvo pagrindinis veiksnys. Metalo korpuso 25 W 0,1 omo rezistorius buvo pigesnis nei tinkamesnio tipo. Keista, bet tiesa.
• Šildytuvas - senas procesoriaus radiatorius veikia gerai, o jo pranašumas yra tas, kad jis yra suprojektuotas taip, kad prireikus būtų prijungtas ventiliatorius.
• Terminis radiatoriaus mišinys. Sužinojau, kad keramikos pagrindu pagaminti junginiai veikia geriau nei metalo pagrindu pagaminti junginiai. Aš naudojau „Arctic Cooling MX4“, kurį atsitiktinai turėjau. Jis veikia gerai, yra pigus ir jūs gaunate daug!
• Mažas aliuminio gabalas laikikliui
• Maži varžtai ir veržlės
• mažas slankiklis

3 žingsnis: statyba

Aš sukūriau mažą krovinį iš šiukšlių dėžės arba labai pigių dalių

Radiatorius yra senas „Pentium“eros procesoriaus radiatorius. Nežinau, kokia yra jo šiluminė varža, tačiau spėju, kad tai yra apie 1 ar 2 ° C/W, remiantis šio vadovo apačioje esančiomis nuotraukomis: https://www.giangrandi.ch/electronics/thcalc/ thcalc … nors patirtis dabar rodo, kad tai geriau nei šis.

Aš išgręžiau skylę radiatoriaus viduryje, paliečiau ją ir sumontavau tranzistorių ant jo su MX4 terminiu junginiu ir įsukau tvirtinimo varžtą tiesiai į kiaurymę. Jei neturite galimybių išmušti skylių, tiesiog išgręžkite jį šiek tiek didesnį ir naudokite veržlę.

Iš pradžių maniau, kad tai bus tik 20 W išsklaidymas, tačiau aš veikiau esant 75 W ar aukštesnei, kur jis buvo gana karštas, bet vis tiek ne per karštas naudoti. Jei būtų prijungtas aušinimo ventiliatorius, tai būtų dar didesnė.

Nėra jokio reikalo prisukti dabartinį jutimo varžą prie plokštės, bet kokia prasmė turėti varžtų skyles, jei negalite prie jų kažko prisukti? Norėdami prijungti rezistorių prie plokštės, naudoju nedidelius storos vielos gabalus, likusius nuo kai kurių elektros darbų.

Maitinimo jungiklis buvo iš nebenaudojamo žaislo. Aš neteisingai suplanavau skyles tarp savo plokštės, tačiau čia pateiktos plokštės išdėstymo vietos turėtų tikti, jei turite to paties tipo miniatiūrinį SPDT jungiklį. Į pradinį dizainą neįtraukiau šviesos diodo, kad parodytų, jog maža apkrova yra įjungtas, tačiau supratau, kad tai kvailas praleidimas, todėl pridėjau.

Stovi takeliai tokie, kokie jie yra, nėra pakankamai stori 10 amperų, naudojant 1 oz varinę plokštę, todėl ji yra supakuota su varine viela. Kiekviena iš trasų turi 0,5 mm varinės vielos gabalėlį, kuris yra supiltas ir tam tikrais laiko tarpais lituojamas, išskyrus trumpą ruožą, sujungtą su žeme, nes įžeminimo plokštuma prideda daug tūrio. Įsitikinkite, kad pridėta viela eina tiesiai prie „mosfet“ir rezistoriaus kaiščių.

PCB padariau naudodamas dažų perkėlimo metodą. Internete yra daug literatūros apie tai, todėl nesigilinsiu į tai, tačiau pagrindinis principas yra tas, kad jūs naudojate lazerinį spausdintuvą, kad išspausdintumėte dizainą ant blizgaus popieriaus, tada išlygintumėte jį ant lentos ir tada išgraviruotumėte tai. Aš naudoju pigų geltoną dažų pernešimo popierių iš Kinijos ir drabužių lygintuvą, nustatytą šiek tiek žemiau 100 ° C. Dažams valyti naudoju acetoną. Tiesiog nuvalykite skudurais su šviežiu acetonu, kol jie bus švarūs. Aš padariau daug nuotraukų, iliustruojančių procesą. Yra daug geresnių medžiagų darbui, bet šiek tiek viršija mano biudžetą! Aš paprastai turiu paliesti savo pervedimus žymekliu.

Gręžkite skyles savo mėgstamu metodu, tada pridėkite varinę vielą prie plačių takelių. Jei atidžiai pažiūrėsite, pamatysite, kad aš šiek tiek sujaukiau gręžimą (nes naudojau eksperimentinę gręžimo mašiną, kuri yra šiek tiek netobula. Kai ji veiks tinkamai, pažadu atlikti instrukciją!)

Pirmiausia sumontuokite stiprintuvą. Jei anksčiau su smd nedirbote, nebijokite, tai gana paprasta. Pirmiausia vieną iš lentos trinkelių padenkite tikrai nedideliu kiekiu lydmetalio. Labai atsargiai uždėkite lustą ir pritvirtinkite atitinkamą kaištį prie skardos. Gerai, dabar lustas nejudės, galite lituoti visus kitus kaiščius. Jei turite šiek tiek skysčio srauto, tepdami tepalą, procesas bus lengvesnis.

Sumontuokite likusius komponentus, pirmiausia mažiausius, greičiausiai diodus. Įsitikinkite, kad juos gaunate teisingai. Aš padariau viską šiek tiek atgal, pirmiausia pritvirtindamas tranzistorių ant radiatoriaus, nes iš pradžių jį naudojau eksperimentuodamas.

Kurį laiką akumuliatorius buvo pritvirtintas prie plokštės, naudojant lipnias trinkeles, kurios veikė nepaprastai gerai! Jis buvo prijungtas naudojant standartinę pp3 jungtį, tačiau plokštė suprojektuota taip, kad būtų paimtas svarbesnis laikiklio tipas, kuris užfiksuoja visą akumuliatorių. Tvirtinant akumuliatoriaus laikiklį turėjau tam tikrų problemų, nes reikia 2,5 mm varžtų, kurių man trūksta, ir nėra veržlių. Aš išgręžiau spaustuko skyles iki 3,2 mm ir išgręžiau jas iki 5,5 mm (tai nebuvo tikras gręžimas, aš tiesiog naudojau grąžtą!), Tačiau radau, kad didesnis gręžtuvas labai stipriai sugriebia plastiką ir eina tiesiai per vieną iš skylių. Žinoma, pataisymui galite naudoti lipnias pagalvėles, o tai gali būti geriau.

Iškirpkite akumuliatoriaus gnybtų laidus, kad turėtumėte apie colį vielos, skardos galus, perverkite juos per plokštės skyles ir lituokite galus per plokštę.

Jei naudojate metalinį rezistorių, kaip parodyta paveikslėlyje, pritvirtinkite jį storais laidais. Tarp jo ir plokštės turi būti tam tikros tarpinės, kad neperkaistų op-amp. Aš naudojau veržles, bet metalinės rankovės ar poveržlių rietuvės, priklijuotos prie lentos, būtų buvusios geresnės.

Vienas iš varžtų, pritvirtinančių akumuliatoriaus spaustuką, taip pat praeina per vieną iš rezistoriaus kilpų. Tai pasirodė bloga idėja.

4 žingsnis: panaudojimas, patobulinimai, kai kurios mintys

Naudojimas: „Tiny Load“yra skirtas nuolatinei srovei gauti iš maitinimo šaltinio, nesvarbu, kokia yra įtampa, todėl jums nereikia prie jo prijungti nieko kito, išskyrus ampermetrą, kurį turėtumėte įdėti nuosekliai su vienu iš įėjimų.

Pasukite rankenėlę iki nulio ir įjunkite „Tiny Load“. Turėtumėte matyti nedidelį srovės srautą, iki maždaug 50 mA.

Lėtai reguliuokite rankenėlę, kol tekės srovė, kuria norite išbandyti, atlikite visus reikiamus bandymus. Patikrinkite, ar radiatorius nėra per karštas - čia galioja taisyklė, kad jei jis degina pirštus, yra per karšta. Šiuo atveju turite tris galimybes:

1. Sumažinkite maitinimo įtampą
2. Sumažinkite mažą apkrovą
3. Paleiskite jį trumpus intervalus ir palikite daug laiko atvėsti
4. Prie radiatoriaus pritvirtinkite ventiliatorių

Gerai, tai keturi variantai:)

Nėra jokios įvesties apsaugos, todėl būkite labai atsargūs, kad įėjimai būtų prijungti teisingai. Supraskite neteisingai, o „Mosfet“vidinis diodas praleis visą turimą srovę ir tikriausiai sunaikins „Mosfet“.

Patobulinimai: greitai paaiškėjo, kad „Tiny Load“turi turėti savo priemones, skirtas išmatuoti srovę. Tam yra trys būdai.

1. Paprasčiausias variantas yra prijungti ampermetrą nuosekliai su teigiama arba neigiama įvestimi.
2. Tiksliausias variantas yra prijungti voltmetrą prie jutimo rezistoriaus, sukalibruoto prie to rezistoriaus, kad rodoma įtampa parodytų srovę.
3. Pigiausias variantas yra pagaminti popieriaus svarstykles, kurios telpa už valdymo rankenėlės, ir pažymėti ant jų kalibruotą skalę.

Potencialiai atvirkštinės apsaugos trūkumas gali būti didelė problema. „Mosfet“vidinis diodas veiks nepriklausomai nuo to, ar „Tiny Load“yra įjungtas, ar ne. Vėlgi, yra keletas variantų, kaip tai išspręsti:

1. Paprasčiausias ir pigiausias būdas būtų prijungti diodą (arba kai kuriuos diodus lygiagrečiai) nuosekliai su įvestimi.
2. Brangesnis pasirinkimas yra naudoti „mosfet“, kuris turi įmontuotą atvirkštinę apsaugą. Gerai, tai taip pat yra paprasčiausias metodas.
3. Sudėtingiausias variantas yra prijungti antrąjį „anti-series“„mosfet“su pirmuoju, kuris veikia tik tuo atveju, jei poliškumas yra teisingas.

Supratau, kad kartais tikrai reikia reguliuojamo pasipriešinimo, kuris gali išsklaidyti daug energijos. Tam galima naudoti šios grandinės modifikaciją, daug pigiau nei nusipirkti didelį reostatą. Taigi atkreipkite dėmesį į „Tiny Load MK2“, kurį bus galima perjungti į varžinį režimą!

Paskutinės mintys „Mažoji apkrova“pasirodė esanti naudinga dar prieš tai, kai ji buvo baigta, ir veikia labai gerai. Tačiau man kilo tam tikrų problemų jį kuriant ir vėliau supratau, kad matuoklis ir įjungimo indikatorius būtų vertingi patobulinimai.