منبع تغذیه کم نویز با چهار آی‌سی موازی

این مقاله منبع تغذیه کم نویز با چهار تنظیم‌کننده ولتاژ ۷۸L15 را به طور موازی ارائه می‌دهد که حدود ۱۵ ولت خروجی DC دارد. محیط مدرن وسایل الکترونیکی پر از نویزهای مختلف شده و هر منبع تغذیه، منبع قدرتمندی از نویز الکتریکی است که برای تجهیزات صوتی و آزمایشی با کیفیت بالا بسیار نامطلوب است.

اگر به منبع تغذیه  ۱۵+ ولت با تحمل ۱۰± درصد و نویز کمتر از ۱۰μVrms نیاز دارید، می‌توانید از تنظیم‌کننده‌های ولتاژ ۷۸L15 استفاده کنید. به این دلیل که کم هزینه هستند و به راحتی در دسترس می‌باشند، دارای جریان خروجی ۱۰۰mA یا بیشتر، تحمل ولتاژ خروجی کم، محدودیت جریان داخلی و محافظت حرارتی هستند.

اکثر IC های ۷۸L15 جریان خروجی ۴۰mA دارند، اما ممکن است به یک جریان ۱۶۰mA-250mA نیاز داشته باشیم. استفاده از سری M، مانند تنظیم‌کننده‌های ۷۸M15 با ۰.۵A مناسب نیستند زیرا این امر به مدارهای فیلتر پیچیده‌ای نیاز دارد تا ولتاژ خروجی پر نویز را به حداقل برساند. همچنین، این تنظیم‌کننده‌ها در بسته‌های TO-220 موجود هستند که نصب آنها در مقایسه با بسته‌های TO-92 دشوارتر است.

یکی از راه‌حل‌های دریافت خروجی جریان بالاتر استفاده همزمان از آی سی‌های تنظیم‌کننده ولتاژ ۷۸L15 است. یک مزیت این پیکربندی این است که اگر یکی از تنظیم کننده‌های موازی خراب شود، تنظیم کننده‌های باقیمانده ولتاژ و جریان خروجی را تأمین می‌کنند. اما توجه داشته باشید که تنظیم کننده‌های ۷۸LXX نویز خروجی زیادی دارند، گاهی اوقات بیش از ۱۰۰ میکرومتر در دامنه ۱۰ هرتز تا ۱۰۰ کیلوهرتز دارند.

به طور کلی، نویز تولید شده توسط تنظیم کننده‌های ولتاژ تصادفی است. بنابراین، می‌توان از روش میانگین‌سازی (یک روش کاهش نویز) برای کاهش نویز و تحمل ولتاژ خروجی استفاده کرد. در حالت ایده‌آل، ما باید این روش را روی تعداد نامحدودی از منابع ولتاژ اعمال کنیم، اما در تعداد کمی از تنظیم کننده‌های ولتاژ نیز کار می‌کند. در اینجا شاهد راه‌حلی بر اساس این روش خواهیم بود.

مدار و ساز و کار آن:

نمودار مدار منبع تغذیه کم نویز با چهار تنظیم‌کننده ولتاژ ۷۸L15 به صورت موازی در شکل ۱ نشان داده شده است. این سیستم در اطراف تنظیم‌کننده پل BR1، چهار تنظیم‌کننده ولتاژ ۷۸L15 (IC1 تا IC4)، دیودهای ۱N4007 (D1 و D2) ، LED1 و چند مولفه دیگرساخته شده است.

این مدار از ورودی ۱۸ ولت AC یا ورودی ۱۸ ولت DC با فیلترهای RC برای کاهش نویز استفاده می‌کند. فیلترهای RC برای ورودی ۱۸ ولت DC از مقاومت R1 و خازن‌های C1 ،C2 و C11 تشکیل شده‌اند. ورودی ۱۸ ولت متناوب شامل پل یکسوکننده BR1 و خازن‌های C1 ،C2 ،C3 ،C5 ،C6 ،C7 و C11 است. اثربخشی فیلتر صوتی به مقاومت داخلی منبع ولتاژ AC و دیودهای موجود در پل بستگی دارد.

شکل ۱: نمودار مدار منبع تغذیه کم نویز با چهار تنظیم کننده ولتاژ

این مدار دارای چهار تنظیم‌کننده ولتاژ ۷۸L15 به صورت موازی است. هر یک از تنظیم‌کننده‌ها یک مقاومت برابر (R2 تا R5) در خروجی دارند. مقادیر مقاومت‌ها، برابر یا بیشتر از ۱۰ اهم هستند. مقاومت‌ها از نظر مقاومت بسیار بالاتر از مقاومت خروجی داخلی تنظیم کننده‌ها هستند.

در صورت لزوم، شما می‌توانید یک خازن ۰.۱ μF به هر تنظیم‌کننده اضافه کنید (در مدار به خازن‌های C4 ،C9 ،C8 ،C14 ،C10 C16 ،C15 و C17 مراجعه کنید). این خازن‌های منفرد عملکرد پایدار تنظیم‌کننده‌های ولتاژ را تضمین می‌کنند و نویز فرکانس بالا را تا حدی کاهش می‌دهند.

ولتاژ خروجی مدار به مقاومت بار و جریان بار بستگی دارد. یک مقاومت یکسان‌سازی شده باعث ایجاد یکسان‌سازی بهتر و فیلتر بهتر نویز می‌شود. اما همچنین منجر به وابستگی بیشتر به ولتاژ خروجی از جریان بار خواهد شد. یعنی مقاومت‌های بزرگتر فیلتراسیون نویز از تنظیم‌کننده‌ها را بهبود می‌بخشد اما بر تنظیم بار تأثیر می‌گذارد. در این برنامه، کاهش نویز از اهمیت بیشتری برخوردار است. مقادیر معمول این مقاومت‌ها از ۱۰ تا ۳۰ اهم است.

پارامترهای اصلی با مقاومت‌های ۱۰ اهم R2 تا R5 در جدول ۱ آورده شده است.

درصورتی که از ورودی شبکه ۵۰Hz / 60Hz از AC استفاده می‌کنیم، فرکانس قطع فیلتر خروجی ساخته شده در اطراف مقاومت‌های برابر کننده و خازن‌های خروجی C12 ،C13 و C18 ترجیحاً باید زیر ۲۰ هرتز باشد. با مقاومت R = 10 اهم و خازن C = 1000µF، ما دارای فرکانس F (-3dB) = 15.9Hz به همراه مقداری سرکوب هارمونیک در شبکه‌های AC 50 / 60Hz موجود در مدار پس از اصلاح هستیم.

ساخت و آزمایش منبع تغذیه کم نویز:

یک طرح PCB در اندازه واقعی برای منبع تغذیه کم نوی در شکل ۲ و طرح اجزای آن در شکل ۳ نشان داده شده است. خروجی ۱۵ ولت DC را از طریق CON3 بگیرید.

شکل ۲: طرح PCB برای منبع تغذیه کم نویز

شکل ۳: طرح اجزای PCB

این مقاله منبع تغذیه کم نویز با چهار تنظیم‌کننده ولتاژ ۷۸L15 را به طور موازی ارائه می‌دهد که خروجی ۱۴.۴ ولت در ۰.۲۵A را تولید می‌کند. متوسط جریان خروجی برای هر رگولاتور کمتر از ۷۵ میلی‌آمپر است که کمتر از جریان خروجی ۱۰۰ میلی‌آمپر برای سری ۷۸L15 است. (ما به طور متوسط ۶۲.۵ میلی‌آمپر جریان در هر تنظیم‌کننده داریم، در مجموع ۴ × ۶۲.۵ میلی‌آمپر = ۲۵۰ میلی‌آمپر داده می‌شود)

مدار دارای عملکرد محدودکننده جریان و محافظت در برابر اتصال کوتاه است. برای عملکرد صحیح نیازی به هیچگونه تنظیماتی ندارد.

ترجیحاً، ما باید از یک تنظیم‌کننده ۷۸L15 با تحمل ۴٪± یا بهتر و مقاومت‌های برابر کننده با حداکثر مقادیر عملی استفاده کنیم. در اینجا، ما نگران تنظیم خروجی نیستیم بلکه علاقه‌مند به خروجی کم نویز و توزیع جریان برابر خروجی بین تنظیم‌کننده‌های ولتاژ متصل به موازات هستیم.