خانه / چگونه بسازیم / الکترونیکی / آموزش طراحی و ساخت منبع تغذیه با ولتاژ دوگانه و جریان بالا

آموزش طراحی و ساخت منبع تغذیه با ولتاژ دوگانه و جریان بالا

در این ساختنی طرز ساخت منبع تغذیه با ولتاژ دوگانه ۱۲ و ۵ ولتی و جریان ۳ آمپی را یاد می گیرید. قطعه اصلی این منبع تغذیه تراشه مبدل DC-DC TPS54383 است. این منبع تغذیه در انواع پروژه های الکترونیکی کارایی دارد اما بطور خاص برای سیستم خانه هوشمند طراحی شده است. با ساختنی همراه شوید.

دلیل انتخاب تراشه TPS54383 برای ساخت منبع تغذیه کارایی بالای آن است. اگر قرار است سیستمی که منبع تغذیه به آن وصل است همیشه روشن باشد، این قطعه اهمیت زیادی خواهد داشت. یکی دیگر از کارایی های بخصوص این تراشه برای سیستم هایی است که فقط با یک باتری تغذیه می شوند. تراشه TPS54383 قابلیت محافظت اضافه جریان را هم دارد؛ یعنی وقتی خروجی یک به حداکثر ولتاژ برسد، خروجی دوم بدون آسیب دیدن مدار فعال می شود.

برای ساخت منبع تغذیه با جریان و ولتاژ بالا سر و کار خواهید کرد (به ویژه اگر از ترانسفورماتور برای کاهش ولتاژ سیستم استفاده کنید). پس دقت کنید و اگر درباره اتصالات اطمینان ندارید، آنها را ایجاد نکنید. درباره کوچکترین تردیدهایتان تحقیق و پرس‌و‌جو کنید. قبل از مونتاژ برد هم تمام ورودی های جریان را قطع کنید. خروجی را به هیچ وجه کوتاه نکنید و صرف وجود قطعات محافظتی در مدار خروجی ها را بدون رعایت اصول ایمنی تست نکنید.

گام اول: طراحی منبع تغذیه

شماتیک منبع تغذیه
شماتیک منبع تغذیه

این منبع تغذیه، یک منبع تغذیه سوئیچینگ است؛ درست مثل پاور کامپیوتر (SMPS). تراشه ای که ما برای ساخت منبع تغذیه سوئیچینگ استفاده می کنیم، خیلی گران نیست اما خیلی ارزان هم نیست. به همین خاطر بهتر است نگاهی به دیتاشیت آن بیایندازید. دیتاشیت را از این لینک دانلود کنید و اگر وقت ندارید همه بخش های آن را مطالعه کنید، برای تنظیم ولتاژ دلخواه تان به بخش design example مراجعه کنید.

خروجی ولتاژ منبع تغذیه ای که طراحی آن را در تصویر بالا می بینید، ۱۲ و ۵ ولتی است. این مدار برای برد بورد طراحی نشده و برای ساخت آن باید یک برد مدار چاپی بسازید. ما فایل های CAM برد را در اختیارتان قرار می دهیم تا بتوانید برد را با کیفیت بالا بسازید.

مدار منبع تغذیه با توجه به نمونه مدارهای دیتاشیت طراحی شده است. اگر قصد دارید مدار را تغییر بدهید یا شخصی سازی کنید، توصیه می کنیم با ابزار رایگان TINA9-TI آن را شبیه سازی کنید (فایل های شبیه سازی مدار منبع تغذیه در فایل پیوست زیر موجود است).

در ساختنی بخوانید :  آموزش ساخت مشعل رزینی در جنگل با شیره درخت کاج!

ما قصد داشتیم کل مدار را از طریق یک جریان AC اصلی تغذیه کنیم و به همین خاطر یک پل یکسوساز کامل و چند خازن هموارساز (C1، C2، C3 و C4) در مدار می بینید. چیزی که در مدار نمی بینید یک ترانسفورماتور toroid است که جریان AC اصلی را تا ۱۸ ولت کاهش می دهد. کل سیستم با یک باتری که ورودی اصلی است، کار می کند. توصیه ما باتری های NiMh یا LiIon است چون معمولاً ظرفیت جریان بیشتری دارند. در واقع دلیل اصلی انتخاب تراشه TPS54383 کارایی بالای آن (۸۵+ درصد) است که برای مدارهایی که با باتری تغذیه می شوند و همیشه روشن هستند، بسیار مناسب است.

اجزای کلیدی طراحی مدار

برای هر کدام از خروجی های منبع تغذیه، قطعات زیر خروجی ولتاژ را مشخص کنید:

  • L1 و L2 – اندازه القاگرها متناسب با ولتاژ خروجی تغییر خواهند کرد (۴۷uH برای ۱۲ ولت، ۲۲uH برای خروجی های ۵ ولت و ۳٫۳ ولت).
  • شبکه فیدبک روی پین های FB، R5، R7، R6 و R8
  • برای خروجی ۱۲ولت – R5: 51.1K، R7: 3.83K
  • برای خروجی ۵ ولت – R5: 20K، R7: 3.65K
  • برای خروجی ۳٫۳ ولت – R5: 20K، R7: 6.34K

اگرچه این مقادیر، مقادیر استاندارد این قطعات نیستند اما در فروشگاه های آنلاین پیدا می شوند. اگر می خواهید از این منبع تغذیه برای سیستمی که همیشه روشن است، استفاده کنید باید پین های EN1 و EN2 را به زمین وصل کنید. در غیر این صورت می توانید با اتصال یک میکروکنترلر به این پین ها، منبع تغذیه را روشن و خاموش کنید.

قطعات اختیاری

قطعه C4 برای خروجی های ولتاژ بالا ضروری است اما برای خروجی های کمتر از ۵ ولت، به این قطعه نیاز دارید. خازن های C9، C10، C13 و C14 هم اختیاری هستند اما ما آنها را در ساخت منبع تغذیه استفاده کرده ایم. شبکه RC روی تقسیم کننده ولتاژ پین های FB1 و FB2 که برای کاهش زنگ پین FBx تراشه استفاده می شوند هم اختیاری هستند.

فایل های مورد نیاز برای ساخت مدار منبع تغذیه را از لینک زیر دانلود کنید (رمز فایل saakhtani.ir است).

در ساختنی بخوانید :  با L293D مدار کنترل جهت موتور DC بسازید

گام دوم: طراحی برد مدار چاپی

طراحی برد رگولاتور سوئیچینگ کار دشواری است و به همین خاطر مرحله طراحی برد مدار چاپی کمی وقت گیر خواهد بود (اگر بخواهید برد را مجدداً طراحی کنید). برای ساخت منبع تغذیه از روش ground plane استفاده شده تا نویز به حداقل برسد و در نتیجه کارایی سیستم بیشتر بشود. برد مدار چاپی دو ground plane دارد که با یک جامپر بهم وصل می شوند. به این ترتیب سیگنال و برق برد ایزوله می شوند.

بردی که در تصاویر بالا می بینید، نسخه نهایی نیست. بردی که با استفاده از فایل های زیر خواهید ساخت، اندازه کوچکتری خواهد داشت و با تراشه TPS54383 سازگاری بیشتری دارد.

اگر می خواهید از منبع تغذیه برای رزبری پای یا سیستم های MCU مستقل استفاده کنید، بردتان نیاز به کانکتور USB خواهد داشت. در فایل های زیر می توانید این نسخه از برد را هم پیدا کنید. این نسخه از برد حداکثر یک آمپ جریان را از پین هایش عبور می دهد.

قبل از اینکه ساخت برد مدار چاپی را شروع کنید، نوع برد را با توجه به کاربرد منبع تغذیه انتخاب کنید.

گام سوم: ساخت منبع تغذیه

بعد از اینکه طراحی مدار و برد منبع تغذیه را کامل کردید، می توانید ساخت منبع تغذیه را شروع کنید. ابتدا باید برد مدار چاپی را بسازید. کیفیت برد در این پروژه اهمیت زیاد دارد؛ پس این مرحله را با دقت انجام بدهید.

بعد از ساخت برد می توانید لحیم کردن قطعات را شروع کنید. ابتدا قطعات سطح برد را لحیم کنید. کار را با تراشه شروع کنید؛ تراشه یک هیت پد دارد که باید به Signal ground وصل بشود. یک هیت پد روی برد مدار چاپی برای لحیم کاری کافی است اما دو هیت پد در لایه های بالایی و زیری قرار گرفته اند تا بتوانید تراشه را با دست هم لحیم کنید.

سپس نوبت به قطعاتی می رسد که از طریق سوراخ ها نصب می شوند که به ترتیب از کوتاه ترین به بلندترین قطعه اضافه می شوند. برای خروجی مدار می توانید از خازن هایی که روی سطح نصب می شوند استفاده کنید (C11 و C12) اما ما خازن هایی را انتخاب کردیم که از طریق سوراخ ها نصب می شوند. دلیلش هم ارزانتر بودن این خازن ها بود.

در ساختنی بخوانید :  مخزن اسید و ترکیبات شیمیایی مخصوص ساخت PCB بسازید

می توانید پل های درون خطی را با با پل هایی که خودتان می سازید، جایگزین کنید اما بهتر است اینکار را نکنید چون تمام پایه ها باید در معرض دید باشند. خازن خروجی بزرگ (C1) روی ۳۵ ولت درجه بندی شده اما می توانید درجه بندی آن را به ۲۵ تا ۱۶ ولت کاهش بدهید.

دو کانکتور برق با اندازه های متفاوت روی برد وجود دارد که می توانید یکی از آنها را انتخاب کنید. فقط دقت کنید که این دو ورودی های جداگانه نیستند که بتوانید دو منبع مختلف به آنها وصل کنید. این دو کانکتور یک ورودی هستند اما قابلیت اتصال کانکتورهای مختلف را به شما می دهند. فقط باید یکی از آنها را انتخاب کنید. اگر قصد دارید از باتری به عنوان منبع استفاده کنید، کانکتور P1 را انتخاب کنید. می توانید تمام قطعات کاملاً یکوساز (P2 و P3، C1 تا C4 و پل D1) را حذف کنید و از فضای خالی ایجاد شده برای اضافه کردن باتری استفاده کنید.

ابعاد برد منبع تغذیه ۳٫۱ در ۱٫۱ اینچ است و تمام سوراخ ها هم سایز M2 استاندارد هستند.

گام چهارم: تست منبع تغذیه

برای تست منبع تغذیه از چهار مولتی متر استفاده کنید. دو مولتی متر را به پورت های خروجی وصل کنید (P4 و P5). دو مقاومت با اندازه کوچک اما درجه قدرت بالا را به صورت سری به بار وصل کنید و با مولتی مترها سه تا چهار بار ولتاژ عبوری از مقاومت ها را اندازه بگیرید. با توجه به ولتاژ و اندازه مقاومت ها می توانید جریان را اندازه بگیرید.

از این منبع تغذیه می توانید به مدت طولانی و برای تغذیه سیستم های مختلف استفاده کنید. اما توصیه می کنیم ابتدا با توجه به بازه های زمانی که برای استفاده مداوم از منبع تغذیه در نظر دارید، یک بازه زمانی میانگین انتخاب کنید و منبع تغذیه را در طول آن مدت تست کنید تا از کارایی بلندمدت آن مطمئن شوید.

منبع

خلاصه مطلب
آموزش طراحی و ساخت منبع تغذیه با ولتاژ دوگانه و جریان بالا
عنوان مطلب
آموزش طراحی و ساخت منبع تغذیه با ولتاژ دوگانه و جریان بالا
توضیح کوتاه
این منبع تغذیه برای سیستم هایی که همیشه باید روشن باشند، مناسب است.
نویسنده
ساختنی
ساختنی

بیشتر بخوانید:

آموزش ساخت : یخ خشک را در خانه درست کنید بیشتر شما می دانید که یخ خشک همان دی اکسید کربن است که بخاطر کاهش دمای شدید، جامد شده است. چیزی که احتمالاً نمی دانید این است که میتوانید یخ خشک را در...
آموزش ساخت گل تزیینی زیبا و رنگارنگ با دستمال کاغذی... در این ساختنی طرز ساخت گل تزیینی با دستمال کاغذی را یاد می گیرید. این گل تزیینی کاغذی بخاطر سبکی و البته ارزان بودن کاربردهای بسیار گسترده ای دارد و م...
آموزش ساخت : جاشمعی چوبی ساده و شیک بسازید... حتماً در خانه شما هم چوب و لوله مسی پیدا می شود. اگر اینطور است دست بکار شوید و با آن یک جاشمعی زیبا بسازید. اگر هم لوله مسی یا چوب ندارید حتماً وسایل...
آموزش ساخت : ماشین کنترلی بسازید (بدون میکرو کنترلر)... در این ساختنی آموزش ساخت یک ماشین کنترلی را یاد می گیرید که مجهز به دوربین است و می توانید آن را از طریق اینترنت کنترل کنید! فرق این ماشین کنترلی با ب...
چراغ مخفی؛ یک آزمایش الکترونیکی جالب با سنسور و آردوینو... در این ساختنی درباره ایده یک آزمایش الکترونیکی جالب با سنسورهای نرم خواهید خواند. این آزمایش الکترونیکی در واقع یک مدار است که زیر یک مارپیچ قرار می گ...
آموزش ساخت: یک شمعدان زیبای پاییزی پاییز زمان مناسبی برای ساخت پروژه های هنری و کاردستی است، چرا که طبیعت زیبا ترین مواد را در اختیار مان می گذارد. همه عاشق نور ملایم شمع و فضای جادویی ...

درباره عاطفه اسدزاده

عاطفه اسدزاده
عاطفه اسدزاده،یکی از نویسندگان وبسایت ساختنی است.

پیشنهاد می کنیم

یک منبع تغذیه جیبی بسیار کوچک با ولتاژ متغیر بسازید

در این ساختنی آموزش ساخت منبع تغذیه جیبی با ولتاژ متغیر را یاد می گیرید …

پاسخ دهید