Cara Membuat Catu Daya Bench

Sebuah catu daya bangku adalah sedikit kit yang sangat berguna untuk dimiliki oleh penggemar elektronik, tetapi harganya bisa mahal jika dibeli dari pasar. Dalam Instructable ini, saya akan menunjukkan kepada Anda, bagaimana membuat catu daya bangku laboratorium variabel dengan anggaran terbatas. Ini adalah proyek DIY yang bagus untuk pemula serta siapa pun yang tertarik dengan Elektronik.

[Putar Video]

Anda dapat menemukan semua proyek saya di: //www.opengreenenergy.com/

Tujuan utama dari proyek ini adalah untuk mempelajari cara kerja unit catu daya linier. Pada awalnya, untuk menjelaskan prinsip kerja Catu Daya Linier, saya telah mengambil contoh Catu Daya berbasis LM 317. Untuk membuat Catu Daya final Saya membeli kit Power Supply dari Banggood dan memasangnya.

Ini adalah pasokan tegangan stabil yang berkualitas tinggi yang dengannya tegangan dapat diatur terus menerus, dan kisaran untuk mengatur tegangan adalah 0-30V. Bahkan berisi rangkaian batas arus yang secara efektif dapat mengontrol arus keluaran dari 2mA ke 3A dengan kemampuan untuk mengatur arus secara terus menerus, dan fitur unik ini menjadikan perangkat ini alat yang sangat kuat di lab sirkuit.

Fitur:

Tegangan input: 24V AC

Input saat ini: maksimum 3A

Tegangan output: 0 hingga 30V terus menerus disesuaikan

Output saat ini: 2mA - 3A terus menerus dapat disesuaikan

Riak tegangan output: minimum 0, 01%

Langkah 1: Alat dan Bagian Dibutuhkan

Daftar Bagian:

1. Step Down Transformer - 24V, 3A (Jaycar)

2. Kit Catu Daya DIY (Banggood / Amazon)

3. Pendingin dan Kipas Angin (Banggood)

4.Volt-Amp Panel Meter (Amazon)

5. Potensiometer Knob (Banggood)

6. Buck Converter (Amazon)

7. Port USB (Amazon)

8. Binding Posting Banana Plug (Amazon)

9. Soket Daya IEC3 (Banggood)

10.Rocker Switch (Banggood)

11. LED Hijau (Amazon)

12. Pemegang LED (Banggod)

13. Heat shrink Tube (Banggood)

14. Kaki Karet Perekat Diri (Amazon)

15. Filamen pencetakan 3D-PLA (GearBest)

Alat / Mesin Yang Digunakan

1. Printer 3D - Creality CR-10 (Creality CR10S) atau Creality CR-10 Mini

2. Besi Solder (Amazon)

3. DSO- RIGOL (Amazon)

4. Glue Gun (Amazon)

Langkah 2: Diagram Blok Dasar

Sebelum menuju ke proses pembuatan, Anda harus mengetahui komponen dasar dari Catu Daya Linier.

Elemen utama dari catu daya linier adalah:

Transformer: Transformator mengubah tegangan listrik ac ke nilai yang diinginkan. Ini digunakan untuk mengecilkan tegangan. Ini juga berfungsi untuk mengisolasi catu daya dari input listrik untuk keselamatan.

Penyearah: Output daya dari transformator ada di AC, ini perlu dikonversi ke DC. Penyearah jembatan mengubah AC menjadi DC.

Input Smoothing Capacitor / Filter: Tegangan yang diperbaiki dari rectifier adalah tegangan DC yang berdenyut yang memiliki konten riak yang sangat tinggi. Tapi ini bukan yang kita inginkan, kita ingin bentuk gelombang DC bebas riak murni. Sirkuit filter digunakan untuk menghaluskan variasi ac (riak) dari tegangan yang diperbaiki. Kapasitor reservoir yang besar digunakan untuk ini.

Regulator linier: Tegangan atau arus keluaran akan berfluktuasi ketika ada perubahan input dari sumber listrik atau karena perubahan arus beban pada output dari catu daya. Masalah ini dapat dihilangkan dengan menggunakan regulator tegangan. Ini akan mempertahankan output konstan bahkan ketika perubahan pada input atau perubahan lainnya terjadi.

Muat: Muat Aplikasi



Langkah 3: Transformer

Input AC tegangan tinggi masuk ke transformator yang biasanya menurunkan tegangan AC tinggi dari listrik ke AC tegangan rendah yang diperlukan untuk aplikasi kita. Untuk merancang Power Supply, tegangan sekunder transformator dipilih dengan mempertimbangkan tegangan output dari power supply, kerugian di jembatan dioda dan regulator linier. Bentuk gelombang khas transformator 24V ditunjukkan di atas. Secara umum kami mengizinkan penurunan 2V - 3V untuk konfigurasi penyearah jembatan. Jadi, tegangan sekunder transformator dapat dihitung seperti di bawah ini.

Contoh:

Misalkan kita ingin membuat catu daya dengan tegangan output 30V dan 3A.

Sebelum penyearah jembatan tegangan harus = 30 + 3 = 33V (Puncak)

Jadi tegangan RMS = 33 / sq root (2) = 23, 33 V

Trafo pengukur tegangan terdekat yang tersedia di pasaran adalah 24V. Jadi peringkat transformator kami adalah 230V / 24V, 3A.

Catatan: Perhitungan di atas adalah perkiraan kasar untuk membeli transformator. Untuk perhitungan yang akurat Anda telah mempertimbangkan penurunan tegangan dioda, penurunan tegangan regulator, tegangan riak dan efisiensi penyearah juga.



Langkah 4: Penyearah Jembatan

Jembatan penyearah mengubah tegangan atau arus bolak-balik menjadi kuantitas Arus Searah (DC) yang sesuai. Input ke penyearah adalah ac sedangkan outputnya adalah DC berdenyut searah.

Penurunan tegangan dioda tujuan umum adalah sekitar 0, 7 V dan schottky diode 0, 4V. Kapan saja dua dioda dalam jembatan penyearah sedang beroperasi. Tetapi karena dioda melakukan banyak, itu mungkin secara efektif lebih tinggi. Nilai aman yang baik adalah dua kali standar atau 0, 7 x 2 = 1, 4V.

Output DC setelah penyearah jembatan kira-kira sama dengan tegangan sekunder dikalikan dengan 1, 414 dikurangi penurunan tegangan pada dua dioda konduktor.

Vdc = 24 x 1.414 - 2.8 = 31.13 V

Langkah 5: Menghaluskan Kapasitor / Filter

Tegangan yang diperbaiki dari penyearah adalah tegangan DC yang berdenyut yang memiliki konten riak yang sangat tinggi. Riak besar yang ada dalam output membuatnya hampir tidak mungkin untuk digunakan dalam aplikasi powering apa pun. Oleh karena itu filter digunakan. Filter yang paling umum adalah dengan menggunakan kapasitor besar.

Gelombang keluaran yang dihasilkan setelah Kapasitor Penghalus ditunjukkan di atas.

Langkah 6: Regulator

Tegangan atau arus keluaran akan berubah atau berfluktuasi ketika ada perubahan input dari listrik utama atau karena perubahan arus beban pada output dari catu daya yang diatur atau karena faktor lain seperti perubahan suhu. Masalah ini dapat dihilangkan dengan menggunakan IC regulator atau oleh sirkuit yang cocok yang terdiri dari beberapa komponen. Regulator akan mempertahankan output konstan bahkan ketika perubahan pada input atau perubahan lainnya terjadi.

IC seperti 78XX dan 79XX digunakan untuk memperoleh nilai tegangan tetap pada output. Di mana seperti IC 317 kita dapat menyesuaikan tegangan output ke nilai konstan yang diperlukan. LM317T adalah regulator tegangan positif 3 terminal yang dapat mensuplai berbagai Output tegangan DC selain dari catu daya tegangan tetap. Sirkuit contoh di atas menggunakan IC regulator tegangan LM3 17. Keluaran yang diperbaiki dari penyearah jembatan gelombang penuh diumpankan ke IC regulator LM317. Dengan mengubah nilai potensiometer yang digunakan dalam rangkaian ini, tegangan keluaran dapat dikontrol dengan mudah.

Sampai sekarang saya telah menjelaskan bagaimana unit Power Supply Linear bekerja. Pada langkah-langkah selanjutnya, saya akan menjelaskan pembangunan Bench Power Supply dengan merakit kit DIY.

Langkah 7: Bagaimana Kit Catu Daya Bekerja

Cara kerja kit ini dapat dipahami dengan mengikuti diagram skematik yang ditunjukkan di atas.

Untuk memulainya, ada trafo induk step-down dengan belitan sekunder dengan nilai 24 V / 3 A, yang terhubung melintasi titik input rangkaian pada pin 1 & 2. (kualitas output pasokan akan langsung sebanding dengan kualitas transformator). Tegangan AC dari belitan sekunder transformator diperbaiki oleh jembatan yang dibentuk oleh empat dioda D1-D4. Tegangan DC yang diambil melintasi output jembatan dihaluskan oleh filter yang dibentuk oleh kapasitor reservoir C1 dan resistor R1. Rangkaian ini menggabungkan beberapa fitur unik yang membuatnya sangat berbeda dari catu daya lain di kelasnya. Alih-alih menggunakan pengaturan umpan balik variabel untuk mengontrol tegangan output, sirkuit kami menggunakan penguat penguatan konstan untuk memberikan tegangan referensi yang diperlukan untuk operasi yang stabil. Tegangan referensi dihasilkan pada output U1.

Rangkaian beroperasi sebagai berikut: Dioda D8 adalah zener 5.6 V, yang di sini beroperasi pada arus koefisien suhu nol. Tegangan dalam output U1 secara bertahap meningkat sampai dioda D8 dihidupkan. Ketika ini terjadi, sirkuit akan stabil dan tegangan referensi Zener (5.6 V) muncul melintasi resistor R5. Arus yang mengalir melalui input non-pembalik op-amp dapat diabaikan, oleh karena itu arus yang sama mengalir melalui R5 dan R6, dan karena dua resistor memiliki nilai yang sama, tegangan melintasi keduanya secara seri akan persis dua kali lipat dari yang ada. tegangan di masing-masing. Jadi tegangan yang ada pada output op-amp (pin 6 dari U1) adalah 11, 2 V, dua kali tegangan referensi zener. Sirkuit terpadu U2 memiliki faktor amplifikasi konstan sekitar 3 X, sesuai dengan rumus A = (R11 + R12) / R11, dan menaikkan tegangan referensi 11, 2 V menjadi sekitar 33 V. Trimmer RV1 dan resistor R10 digunakan untuk penyesuaian batas tegangan output sehingga dapat dikurangi menjadi 0 V, meskipun ada toleransi nilai dari komponen lain dalam rangkaian.

Fitur lain yang sangat penting dari rangkaian, adalah kemungkinan untuk mengatur arus keluaran maksimum yang dapat diambil dari psu, secara efektif mengubahnya dari sumber tegangan konstan ke yang konstan saat ini. Untuk memungkinkan ini, sirkuit mendeteksi penurunan tegangan pada resistor (R7) yang dihubungkan secara seri dengan beban. IC yang bertanggung jawab untuk fungsi rangkaian ini adalah U3. Input pembalik U3 bias pada 0 V melalui R21. Pada saat yang sama input non-pembalik dari IC yang sama dapat disesuaikan dengan tegangan apa pun dengan P2.

Mari kita asumsikan bahwa untuk output tertentu beberapa volt, P2 diatur sehingga input IC dijaga pada 1 V. Jika beban ditingkatkan, tegangan output akan dijaga konstan oleh bagian penguat tegangan dari rangkaian dan Kehadiran R7 secara seri dengan output akan memiliki efek yang dapat diabaikan karena nilainya yang rendah dan karena lokasinya di luar loop umpan balik dari rangkaian kontrol tegangan. Sementara beban dijaga konstan dan tegangan output tidak berubah, sirkuitnya stabil. Jika beban ditingkatkan sehingga penurunan tegangan melintasi R7 lebih besar dari 1 V, IC3 dipaksa bekerja dan sirkuit dialihkan ke mode arus konstan. Output U3 digabungkan ke input non pembalik U2 oleh D9. U2 bertanggung jawab untuk kontrol tegangan dan karena U3 digabungkan ke inputnya, yang terakhir dapat secara efektif mengesampingkan fungsinya. Apa yang terjadi adalah bahwa tegangan melintasi R7 dipantau dan tidak diizinkan untuk naik di atas nilai yang telah ditetapkan (1 V dalam contoh kami) dengan mengurangi tegangan output rangkaian.

Ini berlaku sebagai sarana untuk mempertahankan arus keluaran konstan dan sangat akurat sehingga dimungkinkan untuk menetapkan batas arus serendah 2 mA. Kapasitor C8 ada untuk meningkatkan stabilitas rangkaian. Q3 digunakan untuk menggerakkan LED setiap kali limiter saat ini diaktifkan untuk memberikan indikasi visual dari operasi pembatas. Untuk memungkinkan U2 untuk mengontrol tegangan output ke 0 V, perlu untuk memberikan rel pasokan negatif dan ini dilakukan dengan menggunakan rangkaian di sekitar C2 & C3. Pasokan negatif yang sama juga digunakan untuk U3. Karena U1 bekerja dalam kondisi tetap, ia dapat dijalankan dari rel pasokan positif dan bumi yang tidak diatur.

Rel suplai negatif diproduksi oleh rangkaian pompa tegangan sederhana yang distabilkan dengan R3 dan D7. Untuk menghindari situasi yang tidak terkendali saat shut-down ada sirkuit perlindungan yang dibangun di sekitar Q1. Segera setelah rel pasokan negatif runtuh Q1 menghapus semua drive ke tahap output. Efek ini membawa tegangan output ke nol segera setelah AC dilepas melindungi sirkuit dan peralatan yang terhubung ke outputnya. Selama operasi normal Q1 dicegah melalui R14 tetapi ketika rel pasokan negatif runtuh, transistor dihidupkan dan membawa output U2 rendah. IC memiliki perlindungan internal dan tidak dapat rusak karena arus pendek yang efektif dari outputnya. Ini merupakan keuntungan besar dalam pekerjaan eksperimental untuk dapat membunuh output dari catu daya tanpa harus menunggu kapasitor untuk melepaskan dan ada juga perlindungan tambahan karena output dari banyak catu daya yang distabilkan cenderung naik secara instan pada saat dimatikan dengan hasil bencana.

Kredit: Bagian ini tidak ditulis oleh saya melainkan diambil dari electronics-lab.com. Kredit penuh jatuh ke penulis asli.

Langkah 8: Identifikasi Komponen dalam Power Supply Kit

Sebelum menyatakan perakitan kit, baca instruksi manual dengan seksama.

Kit ini dilengkapi dengan semua komponen yang dicampur bersama dalam satu paket tunggal. Jadi, disarankan untuk mulai bekerja dengan mengidentifikasi komponen dan memisahkannya dalam kelompok-kelompok seperti: transistor, Opamps, Regulator, Potensiometer dan konektor. Ini benar-benar menghemat banyak waktu selama membangun kit.

Langkah 9: Identifikasi Resistor

Dalam kit catu daya, jumlah tertinggi komponen yang digunakan adalah resistor dengan nilai yang berbeda. Dalam kit, resistor dikemas dalam banyak dan nilainya tidak berlabel. Jadi kita harus mengukur nilai resistansi secara manual dengan menggunakan Digital Multi-meter. Saya mengukur nilai-nilai tersebut dan menulis pada kertas kecil di kaki resistor.

Langkah 10: Menyolder Komponen

Aturan praktis untuk menyolder komponen pada PCB adalah "Solder komponen sesuai dengan tinggi". Selalu mulai dengan komponen ketinggian yang lebih kecil. Pertama saya menyolder semua resistor, kemudian dioda, kemudian kapasitor keramik, kemudian transistor kemudian Opamps dan sebagainya. Gunakan tang ketika membungkuk jembatan dioda kaki untuk menghindari kerusakan. Opamps, jadi saya menggunakan basis dari stok saya sendiri.

Catatan: Jangan solder LED 3mm, karena kita akan menghubungkan kabel dari LED untuk dipasang di panel depan.

Langkah 11: Menyolder Transistor Daya

Bagian logam dari transistor daya tinggi (2SD1047) dan transistor daya menengah (2SD882) terpasang pada unit pendingin, sehingga cocok untuk perangkat yang membuang beberapa watt panas. Unit pendingin untuk transistor 2SD882 termasuk dalam kit. Jadi, Anda harus membeli heat sink terpisah untuk transistor lain (2SD1047) .Tapi hal yang baik adalah bahwa heat sink ukuran sempurna sesuai dengan garis PCB dan bersama dengan kipas pendingin tersedia dari produsen yang sama. Anda bisa membelinya dari Banggood.

Senyawa termal digunakan untuk meningkatkan transfer panas antara wadah perangkat dan unit pendingin.

Langkah 12: Siapkan Potensiometer

Potensiometer dapat ditempatkan langsung ke PCB, dan dapat juga dipasang pada papan melalui soket dan kabelnya. Potensiometer yang ditandai dengan A adalah potensiometer batas saat ini dan V adalah potensiometer tegangan. Potensiometer tegangan dapat diganti dengan potensiometer 10K multi-kawat luka-luka atas kehendak Anda sendiri, dengan mana Anda dapat menyesuaikan dengan cara yang lebih akurat.

Karena kami ingin memasang potensiometer di kandang kami, kami harus menyolder papan PCB melalui konektor JST dalam kit.

Pertama masukkan tabung panas menyusut ke 3 kabel konektor JST dan kemudian solder kabel ke kaki-kaki potensiometer. Kemudian tutup sambungan solder dengan tabung panas menyusut dan menerapkan panas di sekitar untuk memberikan sentuhan akhir. Untuk pemahaman yang lebih baik Anda dapat melihat gambar di atas.

Langkah 13: Wiring Diagram untuk Input Power Socket

Saya menggunakan IEC 3 Pin 320 C14 Socket untuk input daya. Ini memiliki soket daya inbuilt, sekering untuk perlindungan dan switch. Diagram koneksi ditunjukkan pada gambar di atas. Kawat merah dan biru pada diagram terhubung ke sisi primer transformator. Saya telah meninggalkan koneksi ground (kabel hijau), jika Anda memiliki penutup logam, Anda dapat menghubungkannya.

Langkah 14: Pengkabelan Dual Display Meter Volt-Amp

Layar Volt-Amp meter saya memiliki kabel hitam, merah dan biru tebal. Yang tipis berwarna merah dan hitam untuk catu daya untuk chip itu sendiri. Diagram pengkabelan adalah sebagai berikut:

● Garis hitam (tipis): kosong atau modul negatif

● Garis merah (tipis): catu daya positif

● Garis hitam (tebal): Pengukuran umum (GND)

● Garis merah (tebal): Mengukur input tegangan terminal positif

● Garis biru (tebal): Input saat ini +

Silakan lihat diagram pengkabelan untuk lebih jelasnya

Langkah 15: Buat Sirkuit USB

Konektor opsional lain yang dapat Anda tambahkan adalah outlet USB. Ini akan memungkinkan Anda menjalankan perangkat apa pun yang ditenagai oleh port USB. Tegangan output USB adalah 5V yang dapat diperoleh dengan mengundurkan 24V DC. Pertama, sesuaikan trimpot di buck converter untuk mengatur tegangan output ke 5V. terminal input konverter buck ke output regulator linier 24V atau terminal yang disediakan untuk koneksi kipas. Output modul konverter buck terhubung ke port USB.

Langkah 16: Diagram Pengkabelan Lengkap

Kabelnya cukup lurus ke depan. Saya menambahkan volt-Amp meter ekstra dan sirkuit USB di sirkuit.

1. Soket Daya Masuk: Sambungkan kabel seperti dijelaskan pada langkah sebelumnya.

2. Kabel output dari Soket Daya Masuk terhubung ke sisi utama transformator (220V).

3.Sisi sekunder (24V) terhubung ke terminal input kit Power Supply.

4. Volt-Amp Meter: Kabel dari terminal sekrup output terhubung ke Volt-Amp meter seperti yang dijelaskan sebelumnya.

5. Terminal pos terhubung ke output Power Supply PCB melalui saklar rocker seperti yang ditunjukkan pada diagram kabel di atas.

6. Koneksi USB: Daya DC setelah jembatan dioda dimatikan untuk menyediakan pasokan ke USB melalui modul buck converter.

Langkah 17: Membuat Enclosure

Enklosur dirancang berdasarkan desain Thingiverse "The Ultimate box maker". Saya menggunakan Customizer untuk mendapatkan ukuran yang tepat dari enklosur sesuai dengan kebutuhan saya. Pertama saya mengukur ukuran PCB dan transformator dan kemudian menyelesaikan ukuran selungkup (200 x 140 x 80).

Saya telah merancang panel depan dan belakang secara terpisah di Autodesk Fusion 360. Setelah desain, saya mencetak semua komponen (Top Shell, Bottom Shell, Panel Depan dan Panel Belakang) secara terpisah.

Saya menggunakan printer 3D Creality CR-10 saya untuk mencetak semua bagian. Saya telah mencetak dengan tinggi lapisan 0.3mm dan kecepatan 50 mm / s. Kualitas cetaknya sangat bagus.

File .stl untuk enklosur terlampir di bawah ini.

Lampiran

Langkah 18: Instal Semua Komponen

Masukkan komponen pada slot panel depan dan belakang seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Pasang papan PCB dengan memasang keempat sudutnya.

Tempatkan transformator pada alas yang disediakan pada penutup lalu pasang.

Pasang modul konverter buck pada cangkang bawah kandang dengan menerapkan lem panas.

Rutekan semua kabel dengan benar.

Kemudian letakkan cangkang atas dan kencangkan mur di kedua sisi.

Langkah 19: Peringatan

Ketika semua koneksi eksternal telah selesai, lakukan inspeksi papan yang sangat cermat dan bersihkan untuk menghilangkan residu fluks solder. Pastikan tidak ada jembatan yang dapat menyebabkan hubungan pendek dengan trek yang berdekatan dan jika semuanya tampak baik-baik saja, hubungkan input sirkuit dengan sekunder dari transformator listrik yang sesuai. Hubungkan voltmeter melintasi output rangkaian dan yang utama dari transformator ke listrik.

Catatan: Jangan menyentuh bagian mana pun dari sirkuit saat berada di bawah daya.

Langkah 20: Menguji

Saya akan merekomendasikan untuk menguji catu daya sebelum menutup selungkup. Jika terjadi kesalahan, Anda dapat memperbaikinya dengan mudah. ​​Setelah selesai, pasang kabel daya, hidupkan catu daya menggunakan saklar di bagian belakang catu daya dan LED harus menyala bersama dengan kipas. Sekarang putar kenop tegangan searah jarum jam, Anda akan melihat peningkatan bertahap dari pembacaan tegangan pada unit display. Untuk melihat pembacaan saat ini Anda harus menghubungkan beban di terminal pos. Jika semuanya berjalan dengan sempurna, maka selamat! !! Anda telah melakukan catu daya bangku Anda.

Anda dapat menambahkan lebih banyak fitur serta memodifikasi kit untuk mendapatkan output yang diinginkan sesuai kebutuhan Anda. Lihat tautan berikut ini di mana banyak diskusi sedang berlangsung mengenai modifikasi kit catu daya ini.

Modifikasi: //www.eevblog.com/forum/beginners/bangood-ps ...


Saya harap Anda menikmati dan mempelajari cara membuat catu daya linier. Terima kasih!

Artikel Terkait