Собираем 9 простых, малошумящих, линейных стабилизаторов напряжения, используя одну разводку печатной платы

Добавлено 23 сентября 2017 в 18:10

Введение в BBPS-1

Для некоторых приложений подходит источник питания с несколькими выходами, регулируемый по напряжению и по току. Однако бывают случаи, когда вам необходим источник питания только с одним напряжением, и может быть дополнительным преимуществом, если он совместим с беспаечной макетной платой.

Данный проект предоставит всю информацию, необходимую для создания надежного линейного стабилизатора напряжения для любого из 9 напряжений от 2,5 В до 15 В, который обеспечит достаточный ток для большинства небольших схем. Та же недорогая печатная плата может использоваться для напряжения по вашему выбору, а Gerber-файлы приведены в данной статье ниже. В сочетании с легко доступным выпрямителем переменного напряжения в постоянное стабилизатор (называемый BBPS-1) быстро станет фаворитом при создании ваших макетов. Ниже показан BBPS-1 на 3,3 В.

Источник питания BBPS-1 на 3,3 В
Источник питания BBPS-1 на 3,3 В

Схема

Схема для BBPS-1 далеко не революционна, но предлагает некоторые функции, недоступные в других макетных стабилизаторах. Схема показана ниже (для увеличения кликните по картинке).

Схема макетного линейного стабилизатора BBPS-1
Схема макетного линейного стабилизатора BBPS-1

J1 – это разъем питания, к которому подключается внешний выпрямитель переменного напряжения в постоянное; D1 – диод Шоттки, который предотвращает попадание напряжения неправильной полярности на другие элементы. SW1 используется для включения подачи постоянного напряжения, а R2 обеспечивает быстрый разряд конденсатора C1, что позволяет избежать медленного понижения напряжения на выходе. Конденсаторы с C1 по C4 обеспечивают фильтрацию, подавление шума и подавление колебаний для U1, который является микросхемой стабилизатора. Резистор R1 и светодиод LED1 обеспечивают визуальное подтверждение работы U1.

PH3 и PH4 – это штыревые разъемы, которые подключаются к силовым и корпусным линиям беспаечной макетной платы. PH1, PH2, PH5 и PH6 также являются штыревыми разъемами, которые позволяют избирательно отключать линии +V и GND от линий на макетной плате.

Обратите внимание, что приведенная выше схем предназначена для стабилизатора на 5 В. Другие напряжения требуют других U1 и R1; более подробная информация об этом содержится в следующем разделе.

Необходимые компоненты

На приведенной ниже фотографии показана голая печатная плата справа и готовая сборка слева. Как вы видите, элементы поверхностного монтажа здесь не используются. Номера позиций на печатной плате совпадают с номерами на схеме выше и в перечне элементов в таблице 1.

BBPS-1. Мекетный линейный стабилизатор напряжения
BBPS-1. Макетный линейный стабилизатор напряжения

В таблице 1 приведен список компонентов, необходимых для сборки стабилизатора BBPS-1.

Таблица 1. Перечень элементов
ОбозначениеОписаниеКоличество
J1Разъем, розетка, коаксиальный, 2,1мм1
D1Диод Шоттки, 40 В, 1 А, 1N58191
SW1Переключатель1
C1Конденсатор электролитический, 1000 мкФ, 50 В1
C2Конденсатор керамический, 0,33 мкФ, 50 В1
C3Конденсатор керамический, 0,1 мкФ, 50 В1
C4Конденсатор электролитический, 10 мкФ, 50 В1
R1Резистор, сопротивление зависит от выходного напряжения, 0,25 Вт1
R2Резистор, 100 Ом, 0,25 Вт1
U1Стабилизатор напряжения, линейный, корпус TO-2001
LED1Светодиод, T1 3/4, зеленый1
PH1-PH6Разъем, штыревой, прямой, 40-пиновый (режется на отдельные разъемы)1
нетПеремычка на два вывода, 0,1", черная2
нетПеремычка на два вывода, 0,1", красная2
нетРадиатор, TO-2201

Таблица 2 используется для выбора двух компонентов (U1 и R1), которые перечислены в таблице 1, но не определены там. Выбор для U1 и R1 обусловлен необходимым выходным напряжением BBPS-1. Например, если вам нужен стабилизатор BBPS-1 с выходным напряжением 5 В, вы должны найти "5" в столбце Vвых и увидеть, что U1 должна быть LM7805CT, а R1 должен быть 560 Ом. Следовательно, вам понадобится по одному экземпляру микросхемы LM7805CT и резистора 560 Ом, 0,25 Вт.

Table 2. U1 and R1 Selector
U1VвыхIвых (max)VвхR1, Ом
minmax
LM2937-2.52.5500 мА4.752682
LM2937-3.33.3500 мА4.7526220
LM7805CT51 А720560
LM7806CT61 А821750
LM7808CT81 А10.5231.2 к
LM7809CT91 А11.5241.3 к
LM7810CT101 А12.5251.6 к
LM7812CT121 А14.5272 к
LM7815CT151 А17.5302.7 к

Важная техническая информация

Обратите внимание, что таблица 2 также содержит столбец, который указывает максимальный ток, доступный для каждой микросхемы стабилизатора напряжения. Это теоретический максимум в идеальных условиях, и, вероятно, не может быть достигнут с помощью небольшого радиатора, используемого в BBPS-1. К счастью, все перечисленные микросхемы стабилизаторов напряжения имеют функцию автоматического выключения при перегреве; при остывании они снова начнут функционировать. Также имейте в виду, что выбранный преобразователь переменного напряжения в постоянное (AC/DC) должен обеспечивать, по меньшей мере, такой же ток, как указан в столбце Iвых для соответствующей микросхемы стабилизатора; если AC/DC преобразователь может обеспечить больший ток, то это хорошо.

Наконец, обратите внимание, что таблица 2 содержит два столбца, которые указывают на требования к минимальному и максимальному напряжениям на входе для каждой микросхемы стабилизатора напряжения. AC/DC преобразователь, который используется совместно с BBPS-1, должен обеспечивать напряжение не менее минимального и не более максимального. Вы также должны знать, что чем выше входное напряжение, тем больше тепла необходимо будет рассеять на микросхеме стабилизатора напряжения. Таким образом, лучше всего использовать AC/DC преобразователь, который обеспечивает напряжение, максимально близкое к минимальному напряжению.

Печатная плата (PCB)

Печатная плата для BBPS-1 была создана на основе чертежа принципиальной схемы и компоновки печатной платы с помощью программного обеспечения DipTrace. DipTrace был использован для создания набора файлов Gerber, которые были отправлены для прототипирования производителю в Китай, компании под названием Itead. Itead произвели 10 печатных плат и отправили их в США, что в итоге стоило примерно 14 долларов; это заняло примерно три недели с момента заказа до получения плат.

Оригинальные файлы DipTrace для схемы и макета печатной платы доступны для скачивания тем, кто захочет использовать их при создании собственной печатной платы. Кроме того, файлы Gerber также доступны для тех, кто захочет заказать печатные платы у Itead или другого поставщика.

Сборка и работа с BBPS-1

BBPS-1 не использует элементы поверхностного монтажа, а расположения всех компонентов обозначено надписями шелкографии на печатной плате. Компоненты хорошо разнесены, а площадки достаточно прочны для пайки. Таким образом, следуя надписям шелкографии и обращаясь к фотографиям в данной статье, собрать BBPS-1 будет довольно просто.

  • Сначала лучше установить на плату более короткие компоненты, а затем более длинные.
  • Обратите особое внимание на полярность электролитических конденсаторов, диода, светодиода и микросхемы; надписи шелкографии указывают на правильное положение всех компонентов.
  • Используйте очень тонкий слой термопасты между задней частью микросхемы U1 и радиатором; прикрепите U1 к радиатору с помощью винта и гайки.

Работа с BBPS-1 довольно проста.

  • Сориентируйте беспаечную макетную плату так, чтобы линии корпуса находилась на самом верхнем крае.
  • Вставьте штыревые разъемы в линии питания и корпуса на макетной плате, следя за тем, чтобы выводы "G" вставились в линию корпуса, а выводы "+" вставились в линию питания.
  • Обратите внимание, что соединение BBPS-1 с линиями корпуса и питания может быть отключено индивидуально, путем удаления соответствующих перемычех со штыревых наконечников.
  • Подключите AC/DC преобразователь к BBPS-1, вставив разъем питания 2,1 мм в розетку J1; "+" напряжения должен быть на центральном выводе, а корпус на экране.
  • Включите BBPS-1, перемещая рычаг переключателя в направлении разъема питания; должен загореться зеленый светодиод.

Удачного макетирования!


На сайте работает сервис комментирования DISQUS, который позволяет вам оставлять комментарии на множестве сайтов, имея лишь один аккаунт на Disqus.com.


Сообщить об ошибке