未来ガジェット研究所

2012/04/24 一直都想更新了現在用作測試的電壓供應器， 電壓供應範圍小(1.25V - 10V)之外，只有單輸出實在是不敷應用， 畢竟是多年前的作品，那時還要是使用LM317的系統架構的說。 最近實驗了 LM2575 Step-Down Voltage Regulator 電壓穩壓器 ， 終於下定了決心要重新制作一個雙輸出的壓供應器。 首先需要決定輸入電壓的產生方法和大小， 之前的版本是用一個DC12V的變壓器作為輸入電壓， 這次有兩個方向制作這一部分。 1. 用AC220對應的Switching Power Supply作為DC電壓來源 2. 用線圈火牛降壓，再用Diode Bridge 和電容整流 嚴格來說，方法1雖然成本較高，但所需的時間和出錯的機會率比較少， 唯一需要關注的是大多市面上的Switching Power Supply， 只有DC24V, DC12V和DC5V的輸出可供選擇， 這局限了Power Supply的電壓輸出範圍。 方法2的成本較低，而且降壓後的電壓可以自行選擇， 但需要關注的是整流後的波形是否理想， 會否因此而影響了Power Supply的輸出波形。 接下來就需要決定輸出電壓的部分， 正如我剛才所提及，Power Supply需要有雙通道的可變輸出， 這個部分原定是由LM2575-ADJ作為系統架構， 但是我發現原來同系列的LM2576-ADJ的運作電流能達至3A， 因此將此部分的系統架構轉為LM2576-ADJ。 除了可變輸出的部分外，我還想有DC12V和DC5V的固定輸出各一， 這兩個電壓水平均是常用的範圍， 這兩個輸出的系統架構將會由LM2575-12和LM2575-5組成。 2012/04/27 下一個要決定的項目是顯示用的儀錶數目， 調整初號機的輸出電壓時是要靠萬用錶從旁輔助的， 用起來十分的不方便，效率也相當低。 貳號機的話希望能一直監察兩個可變輸出的電壓， 可以的話更想監察著各輸出的電流， 不過預算有限，可能只會作一個串聯用的電流錶使用。 P.S. 預算可以的話會買Digital Display的款式， 我不太看得懂轉針式的儀錶 (特別是轉針式的萬用錶)。 2012/06/01 汗，公司的工作忙得不可開交

LM2575 作為一個 Buck-Boost Converter  只是它的額外一種用途， 它的主要作用是作為一個 Step-Down Voltage Regulator， 跟 Buck-Boost Converter  時的情況一樣， LM2575的電路大多只需要四個外部的元件就能運作， Cinput，Coutput，Inductor，Diode。 NS的建議電路，圖片摘自 LM2575 Data Sheet 。 這次用於測試的是固定輸出DC12V的LM2575-12， Diode是用1N5819，電感是用現成的繞線330uH電感。 至於電感和1N5819則比較難購買，暫時我只見過 RS 有售， 不過那家的價格實在是天文數字。 我早前從生產商訂購了一批330uH回來作實驗， 有興建的讀者可以參考 價目表 ，然後 電郵 給我洽購。 在麵包板上的電路 由於330uF的電容缺貨，因此我用了三個100uF的電容並聯來取代。 Test 1 - 8的Loading是Open Circuit， 用來測試在不同輸入電壓(12V, 15V, 18V, 21V, 24V, 27V, 30V, 31.9V)情況下的電壓波形輸出， 在LM2575作為Buck-Boost用途的時候，為了波形中的 Transient而測試了不少時間， 這次的Waveform沒有明顯的Transient出現， VAmpl在不同輸入電壓的情況下也能保持於100mV以內。 Test 1 Waveform Test 9 - 16 是接上了220Ω 10W的水泥電阻作為Loading， 用來測試在不同輸入電壓(12V, 15V, 18V, 21V, 24V, 27V, 30V, 31.9V)情況下的電壓波形輸出， 這次的Waveform沒有明顯的Transient出現， VAmpl在不同輸入電壓的情況下也能保持於100mV以內， 轉換效率維持在68.18% - 80.81%， Test 9是Fail Test因為輸出電壓不足。 Test 17 - 24 是接上了47Ω 10W的水泥電阻作為Loading， 用來測試在不同輸入電壓(12V, 15V, 18V, 21V, 24V, 27V, 30V, 31.8V

LM317 是我剛剛學習電子的時候接觸到的IC， 只需要簡單的元器件配合就能制作出不同的輸出電壓。 不同的IC廠商都有生產這款IC TO-220， 我通常是用ST(左) / On-Semi(右) 的產品。 市面上買到的通常是TO-220的封裝， 除了TO-220之外，還在市面上見過TO-92在售，不過較為罕有。 (如果到市面上的店家單買上述零件的話，價錢會是天文數字的， 其實有一些店家會打包零件組合在賣， 如果你找不到的話可以 電郵 給我， 我可以提供我平常買的店家資料給你， 請注明你需要的是哪家店的資料。) 全系列的LM317，資料及圖片摘自 http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm117.pdf 設計LM317的電路時候需留意以下事項。 1. Vinput > 1.25V + Voutput 輸入電壓必須比輸出電壓大1.25V 2. Vinput - Voutput < 40V輸入電壓與輸出電壓的相差最大為40V 3. 額定電流值為2A，不過IC的溫度會變得很高， 這時候必須加上散熱片以避免IC燒燬。 LM317 作為定壓電源 LM317的輸出電壓計算公式為 Vout = 1.25 * (1+ (R2/R1))， 設計時R1的值通常為240，可以根據不同情況而作出調整， 電阻的精準度會直接影響輸出電壓的準確度。 所以購買電阻時要選 1%精準度的產品， 或是使用可變電阻進行較正之用。 [額外資料] 有關電路中的電容： 電路輸入端的電容是用於Input Bypassing的用途， 使用0.1uF的Disc Capacitor或者是1uF的Solid Tantalum Capacitor(固態鉭質電容)會較為理想。 在一般情況下，使用Soild Tantalum Cap.是最好的選擇， 因為它即使在高頻的情況下仍能保持低的Impedance(阻抗)。  Disc Cap.也是不錯的選擇， 可是有些類型的Disc Cap. 在高頻時(~0.5MHz)的電容值會大幅下降， 不過它的售價較Soild Tantalum Cap. 低，因此需視符用途而選擇不同類型的電容。 電路輸出端的電容是用於減少Ripple(紋波)的用途， 使用

ACS714T是用於量度電流大小和電流方向的IC， 不過由於ACS714T是8PIN SOIC的封裝， 用的時候會比較困難，因此我是直接訂模組的。 IC在模組的背面。 我用兩個2.2Ω 10W 的水泥電阻作放電。 先用鉗錶確認電源供應器的電流錶是準確的， 量度直流的鉗錶通常需要先在零負載的時候歸零。 確定了之後就可以正式測試， 把模組串聯上電路，接上DC5V電源就可以了。 透過調節電路的供應電壓達至不同電流的效果。 測試結果(電流順向)如下。 可能你會發現在11.1V 2.53A測試的時候， 能量總值超過了電阻的額定值， 幸好這是水泥電阻，並沒有立刻就燒毀掉， 順利完成了測試。 只是水泥電阻 出現 炉心融解 的溫度很高。 今天測試了DC電流是逆向時候的輸出表現， 基本的電路安排跟昨天的測試一樣， 用兩個 2.2Ω 10W 的水泥電阻作放電。 輸出由2.5V開始，監察電流每上升0.25A， 傳感器輸出下降0.04V， 詳細的測試數據可以參考下表。

HAS-50-S作量度電流的Current Transducer， 從RS可以訂購到這個 HAS-50-S 。 用任何傳感器之前都需要先找出Input和Output的Lookup Table， 以校正儀器的輸入轉換。 由於我使用的DC Power Supply 最大的的輸出電流只有3.2A， 因此我將測試線繞在CT上，以增加測試電流， 繞的時候要注意電流的方向。 但這樣做的話， 原生在DC Power Supply上的電流錶的讀數Hall Effect跟繞線中的電流Hall Effect並不相同， 因此，我用上了Current Probe來量度繞線後的Hall Effect。 使用Probe和CRO之前必須先進行較正， Voltage Probe 可以用CRO上的Signal Generator進行較正， 也要檢查用的是x1 還是x10的Probe。 Current Probe 可以使用Set Zero作調整。 Data Sheet上建議的電源供給是+15V和-15V，以GND作電壓參考點， 資料及圖片摘自 HAS-50-S Datasheet  。 因此，第一項的測試是跟據Datasheet的參考數據作測試的， V+為+15V，V-為-15V，GND為0V， 由Current Probe得出的數據作電流的參考， 由0V開始，Output為0.12V/A， 詳細的測試報告如下： 第二項的測試是用較低的V+和V-， V+為+10V，V-為-10V，GND為0V， 由Current Probe得出的數據作電流的參考， 由0V開始，Output為0.12V/A， 詳細的測試報告如下： 第三項的測試是用Flow Up了的V+ V- GND， V+為+10V，V-為0V，GND為+5V， 這樣做可以用減少了正負電壓電源的需要， 由Current Probe得出的數據作電流的參考， 由+5V開始，Output為0.04V/A， 詳細的測試報告如下： 詳細的測試報告在  120408C-1 HAS-50-S Testing Report 接下來測試了使用 LM2575 Inverting