Ayarlanabilir Çift Çıkışlı Lineer Güç Kaynağı: 10 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Özellikleri:

• AC – DC Dönüşüm Çift çıkış gerilimleri (Pozitif – Toprak – Negatif)
• Ayarlanabilir pozitif ve negatif raylar
• Sadece Tek Çıkışlı AC trafosu
• Çıkış gürültüsü (20MHz-BWL, yüksüz): Yaklaşık 1,12mVpp
• Düşük gürültü ve kararlı çıkışlar (Opamp'lara ve Ön Amplifikatörlere güç sağlamak için idealdir)
• Çıkış Voltajı: +/-1,25V - +/-25V Maksimum çıkış akımı: 300mA - 500mA
• Ucuz ve kolay lehimlenebilir (tüm bileşen paketleri DIP'dir)

Çift çıkışlı düşük gürültülü güç kaynağı, herhangi bir elektronik meraklısı için önemli bir araçtır. Ön yükselticilerin tasarlanması ve OPAMP'lerin çalıştırılması gibi çift çıkışlı bir güç kaynağının gerekli olduğu birçok durum vardır. Bu yazıda, bir kullanıcının pozitif ve negatif raylarını bağımsız olarak ayarlayabileceği doğrusal bir güç kaynağı oluşturacağız. Ayrıca, girişte sadece sıradan bir tek çıkışlı AC transformatörü kullanılır.

[1] Devre Analizi

Şekil 1, cihazın şematik diyagramını göstermektedir. D1 ve D2 doğrultucu diyotlardır. C1 ve C2, ilk gürültü azaltma filtresi aşamasını oluşturur.

Adım 1: Şekil 1, Düşük Gürültülü Güç Kaynağının Şematik Şeması

R1, R2, C1, C2, C3, C4, C5 ve C6, hem pozitif hem de negatif raylardan gelen gürültüyü azaltan düşük geçişli bir RC filtresi oluşturur. Bu filtrenin davranışı hem teoride hem de pratikte incelenebilir. Bode çizim özelliğine sahip bir osiloskop, Siglent SDS1104X-E gibi bu ölçümleri gerçekleştirebilir. IC1 [1] ve IC2 [2] bu devrenin ana regülasyon bileşenleridir.

IC1 (LM317) veri sayfasına göre: “LM317 cihazı, 1,25 V ila 37 V çıkış voltajı aralığında 1,5 A'dan fazla besleme yapabilen ayarlanabilir üç terminalli pozitif voltaj regülatörüdür. çıkış voltajını ayarlayın. Cihaz, %0,01'lik tipik bir hat düzenlemesine ve %0,1'lik tipik bir yük düzenlemesine sahiptir. Akım sınırlama, termal aşırı yük koruması ve güvenli çalışma alanı korumasını içerir. ADJUST terminalinin bağlantısı kesilse bile aşırı yük koruması çalışır durumda kalır”.

Açıkça görüldüğü gibi, bu regülatör iyi hat ve yük düzenleme rakamları sunar, bu nedenle kararlı bir çıkış rayı elde etmeyi bekleyebiliriz. Bu, IC2 (LM337) ile aynıdır. Tek fark, bu çipin negatif voltajları düzenlemek için kullanılmasıdır. D3 ve D4 koruma için kullanılır.

Diyotlar, kapasitörlerin (C9 ve C10) regülatörlerin çıkışına boşalmasını önlemek için düşük empedanslı bir deşarj yolu sağlar. Çıkış voltajlarını ayarlamak için R4 ve R5 kullanılır. Kalan çıkış seslerini filtrelemek için C7, C8, C9 ve C10 kullanılır.

[2] PCB Düzeni

Şekil 2 devrenin PCB yerleşimini göstermektedir. Tek katmanlı bir PCB kartı üzerinde tasarlanmıştır ve tüm bileşen paketleri DIP'dir. Herkesin bileşeni lehimlemesi ve cihazı kullanmaya başlaması oldukça kolaydır.

Adım 2: Şekil 2, Güç Kaynağının PCB Düzeni

IC1 [3] ve IC2 [4] için SamacSys bileşen kitaplıklarını kullandım. Bu kütüphaneler ücretsizdir ve daha da önemlisi endüstriyel IPC ayak izi standartlarını takip eder. Altium kullanıyorum, bu yüzden kitaplıkları doğrudan Altium eklentisini [5] kullanarak kurdum. Şekil 3, seçilen bileşenleri göstermektedir. Benzer eklentiler KiCad ve diğer CAD yazılımları için kullanılabilir.

Adım 3: Şekil 3, IC1 (LM137) ve IC2 (LM337) için SamacSys Bileşen Kitaplıkları (AD Eklentisi)

Şekil 4, PCB kartının bir 3D görünümünü göstermektedir.

Adım 4: Şekil 4, Son PCB Kartının 3B Görünümü

[3] Montaj ve Test Şekil 5, monte edilmiş kartı göstermektedir. Çıkışta maksimum +/-12V elde etmek için 220V - 12V arası bir transformatör kullanmaya karar verdim. Şekil 6 gerekli kablolamayı göstermektedir.

Adım 5: Şekil 5, Montajlı Devre Kartı

Adım 6: Şekil 6, Trafo ve Devre Bağlantı Şeması

R4 ve R5 multiturn potansiyometrelerini çevirerek pozitif ve negatif raylardaki gerilimleri bağımsız olarak ayarlayabilirsiniz. Şekil 7, çıkışı +/-9V olarak ayarladığım bir örneği göstermektedir.

Adım 7: Şekil 7, Çıkışta +/-9V Raylar

Şimdi çıkış gürültüsünü ölçme zamanı. Girişte 500uV/div duyarlılığı sağlayan Siglent SDS1104X-E osiloskopu kullandım, bu da onu bu tür ölçümler için ideal hale getiriyor. Kanal-bir'i 1X, AC kuplaj, 20MHz bant genişliği sınırına koydum, sonra toplama modunu tepe algılamaya ayarladım.

Sonra topraklama kablosunu çıkardım ve bir sonda topraklama yayı kullandım. Bu ölçümün çıkış yükü altında olmadığına dikkat edin. Şekil 8, osiloskop ekranını ve test sonucunu göstermektedir. Gürültünün Vpp rakamı 1.12mV civarındadır. Lütfen çıkış akımını artırmanın gürültü/dalgalanma seviyesini artıracağını unutmayın. Bu, tüm güç kaynakları için gerçek bir hikaye.

Adım 8: Şekil 8, Güç Kaynağının Çıkış Gürültüsü (Yüksüzken)

R1 ve R2 dirençlerinin güç oranı çıkış akımını tanımlar. Bu yüzden 3W dirençleri seçtim. Ayrıca yüksek akım çekmeyi düşünüyorsanız veya regülatörün giriş ve çıkışı arasındaki voltaj farkı yüksek ise IC1 ve IC2 üzerine uygun soğutucuları takmayı unutmayınız. 3W dirençler kullanarak 500mA (maks) almayı bekleyebilirsiniz. 2W dirençler kullanırsanız, bu değer doğal olarak 300mA (maks) bir yere düşer.

[4] Malzemeler

Şekil 9 malzeme listesini göstermektedir.

Adım 9: Şekil 9, Malzeme Listesi

Adım 10: Referanslar

Kaynak:

[1] LM317 Veri Sayfası:

[2] LM337 Veri Sayfası:

[3]: LM317 için Şematik Sembol ve PCB Ayak İzi:

[4]: LM337 için Şematik Sembol ve PCB Ayak İzi:

[5]: Altium Eklentisi: