دوشنبه , ۳۰ اردیبهشت ۱۳۹۸
آخرین مطالب
LINK TABLES
خانه | پروژه های کاربردی | منبع تغذیه دوبل ۳ آمپری

منبع تغذیه دوبل ۳ آمپری

سلام دوستان. امروز اولین پست از بخش آزمایشگاه الکترونیک رو منتشر کردیم و قراره پروژه های کاربردی رو براتون قرار بدیم. در این پروژه ما یک منبع تغذیه دوبل با ای سی LM1085 رو براتون آزمایش می کنیم. این منبع تغذیه سه خروجی مثبت، منفی و زمین داره و می تونه ولتاژ متغیر تا ۱۵ ولت با جریان ۳ آمپر را تامین کنه که برای خیلی از کاربردهای روزمره مفیده. امیدواریم براتون به درد بخور باشه. 🙂

  • توضیحات
  • آزمایش عملی

معرفی پروژه منبع تغذیه

در این پروژه می خواهیم یک منبع تغذیه مناسب و آزمایشگاهی را معرفی کنیم. این منبع تغذیه دوبل می باشد و دارای خروجی مثبت و منفی و زمین می باشد. ولتاژ خروجی این منبع تغذیه بین ۱٫۲۵v تا ۱۵v تغییر می کند و جریان خروجی آن ۳A می باشد.

این منبع تغذیه دارای مدار خیلی پیچیده ای نیست و برای تغذیه ی مدارات الکترونیکی مناسب می باشد.

شرح پروژه 

در این بخش ابتدا به معرفی IC LM1085 می پردازیم :

LM1085 یک رگولاتور مثبت از سری LDO ( Low Dropout ) می باشد. این IC در دو نوع Fixed Voltage و Adjustable Voltage وجود دارد. برای نوع ولتاژ ثابت ولتاژ های ۳٫۳v و ۵v و ۱۲v موجود است و در نوع خروجی متغیر نیز ولتاژ خروجی آن بین ۱٫۲۵v تا ۳۰v تغییر می کند.

این ای سی در بسته بندی های TO-220 و TO-263 موجود است که در شکل زیر این بسته بندی ها را مشاهده می کنید:

۲

۱

ضریب تثبیت خط این رگولاتور ۰٫۰۱۵% می باشد و همچنین رگولاسیون بار این رگولاتور ۰٫۱% می باشد.

این رگولاتور دارای راندمان بالایی می باشد و برای کاربردهایی مانند شارژر باتری ، تغذیه میکروپروسسورها و میکروکنترلرها و همچنین در منابع تغذیه سویچینگ کاربرد دارد.

 

اگه می خواهید اطلاعات بیشتری در مورد این آی سی داشته باشید میتونید دیتاشیت اونو از لینک زیر دانلود کنید.

Datasheet LM1085

ای سی رگولاتور LDO چیست ؟

یک رگولاتور LDO یا Low-Dropout یک رگولاتور ولتاژ خطی یا Linear می باشد که می تواند ولتاژ خروجی را حتی زمانی که ولتاژ ورودی خیلی نزدیک به ولتاژ خروجی است رگوله یا تثبیت کند. مزیت یک رگولاتور LDO یا Low Dropout نسبت به رگولاتور های مشابه از نوع سویچینگ این است که طراحی بسیار ساده تری دارد و حجم مدار ساده تری دارد و همچنین این که راندمان بالایی هم دارند.

رگولاتور Low Dropout(LDO) به صورت یک رگولاتور Linear کار می کند. تفاوت اصلی بین رگولاتور های LDO و دیگر رگولاتور های خطی در توپولوژی مدار آن ها است. به جای یک توپولوژی امیتر-فالوور یا کلکتور مشترک ، رگولاتور های LDO ، توپولوژی Open Collector  یا Open Drain را به کار می برند. در این توپولوژی ، ترانزیستور با ولتاژ داده شده به رگولاتور می تواند به راحتی به حالت شبه اشباع درایو شود. این کار اجازه می دهد تا ولتاژ خروجی از حالت تنطیم نشده به حالت تنطیم شده تغییر یابد ؛ چون ترانزیستور به حالت شبه اشباع بایاس شده و دقیقا اشباع نیست و افت ولتاژ دوسر ترانزیستور خیلی کم می باشد ولی  این قابلیت وجود دارد تا ولتاژ خروجی قابل تنطیم باشد.

قطعات مورد استفاده در پروژه

۱- ترانس با دو خروجی ۱۲v

۲- پل دیود ۳A

۳- خازن ۴۷۰۰uF

۴- خازن ۱nF

۵- خازن ۱۰uF

۶- ولوم ۲k

۷- مقاومت ۱۲۰ اهم

۸- دیود ۱N4007

۹- سیم برد و برد بورد

مدار پروژه

در این قسمت می خواهیم مدار پروژه را بررسی کنیم .
بلوک دیاگرام مدار پروژه به صورت زیر است :

۳
در این قسمت شماتیک پروژه را مشاهده می کنید. برای مشاهده تصویر در سایز اصلی روی آن کلیک کنید.

schematic

حال شروع به تحلیل بخش های مختلف آن می کنیم.

۱- ترانسفورماتور

در ابتدای مدار یک ترانسفورماتور داریم. ترانسفورماتور دونقش را در این مدار ایفا می کند:

۱- کاهش ولتاژ ورودی از ۲۲۰v AC به ۱۲v AC تا بتوانیم ولتاژی را در محدوده کار IC رگولاتور ایجاد کنیم.

۲- ایجاد ایزولاسیون بین ورودی و خروجی مدار تا خطر برق گرفتگی از طریق خروجی های مدار و سپس برق شهر از بین برود.

این ترانس باید متناسب با  توانی که در خروجی می دهد و جریانی که می دهد تهیه گردد. برای این کار حداکثر توان را محاسبه می کنیم :

۹

با توجه به این که در این مدار تلفاتی داریم و راندمان ۱۰۰% نیست پس باید یک مقدار توان تلفاتی را علاوه بر توان گرفته شده در خروجی نیز در نظر بگیریم. چون در این مدار از IC رگولاتور LDO استفاده شده و راندمان آن از IC رگولاتور های معمولی بالاتر است پس راندمان مدار را حدود ۷۵% در نظر می گیریم.

۱۰

 
۲- یکسوساز

در ادامه یکسوساز داریم تا ولتاژ AC را به ولتاژ DC تبدیل کند. در اینجا از یکسوساز تمام موج استفاده می کنیم که سطح DC بیشتری در خروجی آن داشته باشیم.

ما در بخش های گذشته یکسوساز ها و یکسوساز پل را به طور مفصل بررسی کرده ایم. اگر مایل بودید می تونید بخش دیود ها رو بررسی کنید:

میانی دیود و نیمه هادی

دیود  کاربرد های آن

۳- فیلتر خازنی

در ادامه از خازن صافی استفاده می کنیم. می دانیم که یکسوساز سیگنال AC را به  DC تبدیل می کند اما ریپل ولتاژ DC 100% است و برای رگولاتور مناسب نیست. پس از صافی خازنی استفاده می کنیم. صافی خازنی ریپل و ضربان ولتاژ DC را بسیار کاهش می دهد. مقدار ولتاژ ریپل در این شرایط از رابطه زیر بدست می آید:

در این مدار از خازن صافی ۴۷۰۰uF استفاده کرده ایم تا بتواند ریپل ولتاژ DC را به حداقل برساند.

۱۱

در ادامه خازنی با ظرفیت بسیار کوچک داریم. این خازن خازن نویز گیر نام دارد و برای حذف نویز های فرکانس بالا در ورودی به کار می رود. ظرفیت مناسب برای این خازن در این مدار ۱nF در نظر گرفته شده است.

در بخش های گذشته ما مطالب مربوط به خازن و کاربرد های اونو به طور مفصل بررسی کرده ایم. اگه مایل بودید میتونید اون بخش ها رو هم برسی کیند:

خازن

۴-رگولاتور

رگولاتور یا تثبیت کننده مداری است که ولتاژ ورودی را تنطیم و تثبیت می کند تا در صورت تغییرات و ریپل در ورودی خروجی ثابت بماند.

در این مدار از رگولاتور LM1085 استفاده شده است.
برای استفاده از این IC رگولاتور به عنوان رگولاتور متغیر باید به صورت زیر از آن استفاده کرد:

۵

در این مدار مقاومت های R1 و R2 به عنوان شبکه فیدبک به کار رفته اند. ولتاژ خروجی از رابطه ی بالا بدست می آید. در رابطه ی بالا به جریان IADJ نیاز می باشد. در این IC رگولاتور جریان IADJ برابر ۶۰uA می باشد که البته جریان بسیار کمی است.

باتوجه به این که می خواهیم حداکثر ولتاژ خروجی  ۱۵v باشد به صورت زیر طراحی کرده ایم:

۶

در این حالت ولتاژ خروجی به صورت زیر است:

۱۲

در مدار بالا از خازن C3 به دلیل زیر استفاده کرده ایم :

در واقع شبکه ی R1 و C3 نقش یک فیلتر را دارند و مدار را در برابر نویز های فرکانس بالا مصون می دارند. زمانی که نویزی فرکانس بالا در مدار باشد خازن C3 در آن فرکانس مقاومت خیلی کمی از خود نشان می دهد و حاصل امپدانس کل شبکه که حاصل موازی شدن R1 و C3 است کم می گردد. در این صورت طبق رابطه ولتاژ خروجی ، گین ولتاژ برای آن نویز فرکانس بالا کاهش می یابد و در واقع نویز را حذف می کند.

از دیود D2 به دلیل زیر استفاده کرده ایم :

یکی از عیوب IC رگولاتور ها این است که اگر جریان به داخل پایه خروجی آن ها برود ممکن است IC آسیب ببیند. زمانی که ما مدار را خاموش می کنیم و IC خاموش می گردد ، ولتاژ خروجی  IC صفر می گردد و چون خازن خروجی مدار شارژ می باشد ، ممکن است در IC رگولاتور دشارژ گردد و باعث شود جریان به داخل پایه خروجی IC برود و IC بسوزد. حال که از دیود D2 استفاده می کنیم در این صورت زمانی که ورودی را قطع می کنیم ، خازن خروجی از طریق دیود در ورودی دشارژ می گردد و در واقع از آسیب دیدن IC محافظت کرده ایم.

۵- فیلتر خروجی و دیگر مدارات

در خروجی منبع تغذیه مداری به صورت زیر را داریم :

۷

خازن C4 به این دلیل به کار رفته که اولا باعث شود تغییرات ولتاژ خروجی خیلی نرم انجام گردد و همچنین ولتاژ خروجی تثبیت بهتری داشته باشد.

دیود D3 یک دیود محافظ می باشد که در حالت عادی در بایاس معکوس است. نقش این دیود در بار های القایی که به منبع تغذیه متصل می شود اهمیت دارد. زمانی که از بار های القایی مانند سلف در خروجی منبع تغذیه استفاده کنیم ، اگر ولتاژ ورودی را کاهش دهیم یا ناگهان ولتاژ خروجی را قطع کنیم در این صورت بار سلفی طبق قانون لنز با تغییر ولتاژ داده شده مخالف می کند و یک ولتاژ القایی که دامنه آن می تواند در یک لحظه کوتاه به حدود ۱۰۰ ولت نیز برسد در مدار القا می کند که پلاریته آن عکس ولتاژ ورودی است. در این حالت اگر دیود D3 وجود داشته باشد در برابر ولتاژ القایی اتصال کوتاه می گردد و مدار را محافطت می کند اما اگر دیود نباشد احتمال سوختن IC وجود دارد.

حال برای این که یک منبع تغذیه دوبل را داشته باشیم باید به صورت زیر عمل کنیم:

زمانی که دو جفت خروجی مثبت و منفی را داریم و می خواهیم آن ها را به صورت دوبل دربیاوریم به صورت زیر اتصال می دهیم.

۸

در این حالت زمانی که یکی از دو خروجی مثبت و منفی هردو منبع تغذیه به هم اتصال یابند ، خروجی مثبت دیگری نسبت به سیم مشترک مثبت است و سیم منفی نیز همینطور منفی تر است. پس یک خروجی دوبل داریم و همچنین این که دراین صورت سیم مثبت و منفی دو منبع تغذیه که از هم جدا بودند نیز با هم ازتباط الکتریکی دارند و نسبت به هم ولتاژ دارند.

اما باید به نکاتی توجه کرد تا در انجام این کار مشکلی روی ندهد. نکته مهم این است که هیچ ارتباط الکتریکی بین دو منبع تغذیه تا قبل از این حرکت وجود نداشته باشد در غیر این صورت مدار اتصال کوتاه می شود و این که حتی ترانسفورماتور ها هم باید از نظر الکتریکی ارتباط نداشته باشند یعنی خروجی دو ترانس باید جدا از هم باشند نه این که از ترانس سروسط استفاده کنیم.

به این صورت یک منبع تغذیه دوبل ساخته ایم.

در شکل زیر نیز یک فایل شبیه سازی شده از این مدار را که روی برد بورد بسته شده مشاهده می کنید:

۳ampery

در انتها نکاتی رو برای ساخت عملی مدار میگیم:

  1. برای خنک نگهداشتن ای سی رگولاتور از خنک کننده یا هیت سینک استفاده کنید. مانند شکل زیر :

۱۷

۲- میتونید از جعبه مانند شکل زیر برای مدارتون استفاده کنید تا بتونید دستگاه رو به صورت پکیج دربیارید:

۱۶

در تب آزمایش عملی می تونید فیلمی که از آزمایش این مدار تهیه شده را مشاهده کنید.

خب. در این قسمت از مدار بررسی شده آزمایشی رو تهیه کرده ایم و مدار رو به صورت عملی بسته ایم تا بیشتر با نحوه کارش آشنا بشید.

خب این پروژه هم تموم شد و امیدوارم ازش خوشتون بیاد. این پروژه می تونه برای تغذیه بسیاری از مدارات مناسب باشه و عملکرده مناسبی داره. در آینده با پروژه های کاربردی الکترونیکی منتظر ما باشید. قبل از خداحافظی بگم که حتما مطالب را با دوستاتون هم به اشتراک بذارید تا اونا هم استفاده لازم رو از پروژه ها و مطالب میکرولرن ببرن. خدانگهدار.

درباره ی Mahdiyar

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *