ماژول تغذیه ۵ ولتی مبتنی بر ASM117 با کلید قطع‌وصل و جک آداپتور

معرفی ماژول تغذیه ۵ ولت ASM117

ماژول تغذیه ۵ ولت مبتنی بر رگولاتور خطی ASM117 یک منبع تغذیه پایدار، کم‌نویز و ایمن با قابلیت‌های کامل برای پروژه‌های حساس به نویز است. این ماژول با ترکیب کیفیت بالای ASM117 و امکانات کاربردی، راه‌حلی ایده‌آل برای کاربردهای صوتی، RF و سیستم‌های اندازه‌گیری ارائه می‌دهد.

ویژگی‌های منحصر به فرد

مزایای کلیدی ASM117 در این ماژول:

• ریپل بسیار پایین: < 1mV (بهترین برای کاربردهای صوتی و ADC)
• پاسخ سریع به تغییرات بار: ۱۰۰μs پاسخ‌دهی
• نویز کم: ۷۵dB ریجکشن نویز ورودی
• پایداری حرارتی عالی: ۰٫۵٪/°C
• سازگاری الکترومغناطیسی: بدون تداخل با مدارات حساس

امکانات ویژه ماژول:

• کلید فیزیکی قطع/وصل با LED نشانگر
• جک آداپتور ۲٫۱×۵٫۵mm با محافظت معکوس پلاریته
• ترمینال پیچی برای ورودی/خروجی اضافی
• LED نشانگر وضعیت خروجی
• خازن‌های با کیفیت برای عملکرد بهینه

مشخصات فنی دقیق

مشخصات مبتنی بر ASM117-5.0V:

• رگولاتور اصلی: ASM117-5.0V در پکیج TO-252 (D-PAK)
• ولتاژ خروجی: ۵٫۰V ±۲٪ (در تمام شرایط بار و دما)
• جریان خروجی پیوسته: ۸۰۰mA (با خنک‌کاری مناسب)
• جریان پیک: ۱٫۲A (کوتاه‌مدت)
• افت ولتاژ (Dropout): ۱٫۲V @ 800mA
• حداقل ولتاژ ورودی: ۶٫۲V برای خروجی ۵V
• حداکثر ولتاژ ورودی: ۱۵V (محدودیت ASM117)
• ریپل خروجی: < 1mV RMS
• نویز خروجی: < 50μV RMS (۱۰Hz تا 100kHz)

مشخصات ورودی:

• جک DC Input: 2.1×5.5mm (مرکز مثبت)
• ولتاژ ورودی توصیه شده: ۷V تا ۱۲V DC
• جریان ورودی: تا ۱A
• محافظت ورودی:
  • دیود شاتکی SS14 برای محافظت معکوس
  • فیوز قابل تعویض ۱A
  • خازن ورودی ۱۰۰μF 25V + 0.1μF سرامیکی

مشخصات خروجی:

• پین‌های خروجی:
  • ترمینال پیچی ۲ پین (۵V، GND)
  • هدر ۲٫۵۴mm ۳ پین (Vin, 5V, GND)
• فیلترینگ خروجی:
  • خازن الکترولیتیک ۲۲۰μF 16V
  • خازن سرامیکی ۱۰μF X5R
  • خازن سرامیکی ۰٫۱μF 0805
• نشانگر خروجی: LED سبز (جریان ۲mA)

مشخصات فیزیکی:

• ابعاد PCB: ۵۵ × ۴۰ × ۲۰mm (با هیت‌سینک)
• لایه PCB: دولایه، FR-4، ۱٫۶mm
• لایه مس: ۲ اونس (برای انتقال حرارت)
• رنگ برد: آبی با مسیک (برای پروژه‌های نمایشی)
• وزن: ۳۸ گرم (کامل)

مشخصات حرارتی:

• مقاومت حرارتی:
  • ASM117: ۱۰°C/W (TO-252)
  • با هیت‌سینک: ۱۵°C/W کل
• دمای کاری پیوسته: –۲۰°C تا +۸۵°C
• خاموشی حرارتی: ۱۶۵°C (داخلی آی‌سی)
• توان مجاز پیوسته: ۲W @ ۲۵°C

محاسبات حرارتی دقیق

محاسبه تلفات توان:

class ThermalCalculator {

public:

    struct OperatingConditions {

        float vin;      // ولتاژ ورودی

        float vout;     // ولتاژ خروجی

        float iout;     // جریان خروجی

        float tambient; // دمای محیط

    };

    float calculatePowerLoss(OperatingConditions oc) {

        // تلفات = (ولتاژ ورودی – ولتاژ خروجی) × جریان خروجی

        return (oc.vin – oc.vout) * oc.iout;

    }

    float calculateJunctionTemperature(float powerLoss, float rThetaJA) {

        // Tj = Ta + (Ploss × RθJA)

        // RθJA برای TO-252 با PCB مناسب: ~40°C/W

        return oc.tambient + (powerLoss * rThetaJA);

    }

    bool checkThermalSafety(float tjunction, float tjmax = 125.0) {

        return tjunction < tjmax;

    }

    float calculateRequiredHeatsink(float powerLoss, float tAmbient,

                                    float tJunctionMax, float rThetaJC) {

        // RθSA = ((Tj_max – Ta) / P_loss) – RθJC – RθCS

        // RθJC برای TO-252: 5°C/W

        // RθCS با خمیر حرارتی: 1°C/W

        float rThetaSA = ((tJunctionMax – tAmbient) / powerLoss)

                         – rThetaJC – 1.0;

        return max(rThetaSA, 0);

    }

};

// مثال کاربردی:

OperatingConditions oc = {9.0, 5.0, 0.8, 40.0}; // 9V in, 5V out, 800mA, 40°C

ThermalCalculator tc;

float powerLoss = tc.calculatePowerLoss(oc); // (9-5)×0.8 = 3.2W

float tj = tc.calculateJunctionTemperature(powerLoss, 40.0); // 40 + (3.2×40) = 168°C

// نیاز به هیت‌سینگ: RθSA < 5°C/W

طراحی هیت‌سینگ:

class HeatsinkDesign {

public:

    void designIntegratedHeatsink() {

        // هیت‌سینگ تعبیه شده روی PCB

        float copperArea = 0.0; // cm²

        // فرمول تخمینی: RθJA ≈ 65 / √Area (برای مس)

        // برای 3.2W و ΔT=60°C → RθJA = 60/3.2 = 18.75°C/W

        // Area = (65/18.75)² = 12 cm²

        copperArea = 12.0; // حداقل مساحت مورد نیاز

        // طراحی عملی:

        // 1. Pad حرارتی 20×20mm = 4 cm²

        // 2. Extension 20×40mm = 8 cm²

        // 3. مجموع: 12 cm² ✓

    }

    void addExternalHeatsink() {

        // مشخصات هیت‌سینگ خارجی:

        string material = “Aluminum 6063”;

        float dimensions = “30×30×15mm”;

        float fins = 8;

        float rThetaSA = 15.0; // °C/W

        // نصب با خمیر حرارتی

        float thermalGrease = “MX-4”;

        float application = “rice grain method”;

    }

};

مدارهای حفاظتی پیشرفته

۱. مدار محافظت هوشمند:

class ProtectionCircuit {

private:

    const float OVERCURRENT_THRESHOLD = 1.0; // A

    const float OVERTEMP_THRESHOLD = 110.0; // °C

    const float UNDERVOLTAGE_THRESHOLD = 6.2; // V

public:

    void monitorInput(float vin) {

        if(vin < UNDERVOLTAGE_THRESHOLD) {

            // ورودی بسیار پایین – ممکن است به ASM117 آسیب برساند

            shutdown();

            blinkError(1); // کد خطای ۱: ورودی پایین

        }

    }

    void monitorOutput(float iout, float temperature) {

        if(iout > OVERCURRENT_THRESHOLD) {

            reduceOutputCurrent();

            blinkWarning(2); // هشدار ۲: جریان بالا

        }

        if(temperature > OVERTEMP_THRESHOLD) {

            thermalShutdown();

            blinkError(3); // کد خطای ۳: دمای بالا

        }

    }

    void autoRecovery() {

        // بازیابی خودکار بعد از ۵ ثانیه

        delay(5000);

        reset();

    }

};

۲. مدار Soft-Start:

class SoftStartCircuit {

private:

    int softStartPin;

    unsigned long startTime;

    const int SOFT_START_DURATION = 100; // ms

public:

    void setup(int pin) {

        softStartPin = pin;

        pinMode(softStartPin, OUTPUT);

    }

    void enable() {

        startTime = millis();

        // افزایش تدریجی ولتاژ

        for(int i = 0; i <= 255; i++) {

            float elapsed = millis() – startTime;

            if(elapsed > SOFT_START_DURATION) break;

            analogWrite(softStartPin, i);

            delay(SOFT_START_DURATION / 255);

        }

        // ولتاژ کامل

        digitalWrite(softStartPin, HIGH);

    }

    void disable() {

        // خاموش کردن سریع

        digitalWrite(softStartPin, LOW);

    }

};

کاربردهای تخصصی

۱. سیستم‌های صوتی (Audio Applications):

class AudioPowerSupply {

private:

    float noiseLevel; // μV

    float thd; // Total Harmonic Distortion

public:

    void optimizeForAudio() {

        // بهینه‌سازی برای کاربردهای صوتی

        addLCFilter();

        useLowESRCapacitors();

        implementStarGrounding();

        addShielding();

    }

    void measurePerformance() {

        noiseLevel = measureOutputNoise(20, 20000); // 20Hz-20kHz

        thd = measureTHD(1000, 1.0); // 1kHz, 1V RMS

        Serial.print(“Noise: “); Serial.print(noiseLevel); Serial.println(” μV”);

        Serial.print(“THD: “); Serial.print(thd); Serial.println(“%”);

    }

    bool meetsAudioStandards() {

        return (noiseLevel < 100) && (thd < 0.01); // استانداردهای حرفه‌ای

    }

};

۲. سیستم‌های اندازه‌گیری دقیق:

class PrecisionMeasurementPower {

private:

    float stability; // %/°C

    float lineRegulation; // %/V

    float loadRegulation; // %/mA

public:

    void calibrateForPrecision() {

        // کالیبراسیون برای کاربردهای اندازه‌گیری

        usePrecisionReference();

        addTemperatureCompensation();

        implementGuarding();

        useKelvinConnections();

    }

    void stabilityTest() {

        // تست پایداری در دمای مختلف

        for(int temp = 0; temp <= 70; temp += 10) {

            setChamberTemperature(temp);

            delay(30000); // 30 دقیقه تثبیت

            float vout = measureOutputVoltage();

            logStability(temp, vout);

        }

    }

};

۳. سیستم‌های مخابراتی و RF:

class RFPowerSupply {

private:

    float rippleFrequency; // Hz

    float spurLevel; // dBc

public:

    void optimizeForRF() {

        // بهینه‌سازی برای کاربردهای RF

        addFerriteBeads();

        useMultilayerPCB();

        implementProperDecoupling();

        addRFShielding();

    }

    void measureRFPerformance() {

        // اندازه‌گیری عملکرد در فرکانس‌های RF

        rippleFrequency = findDominantRipple();

        spurLevel = measureSpurious(433.92e6); // 433.92 MHz

        if(rippleFrequency > 100000) { // > 100kHz

            addAdditionalFiltering();

        }

    }

};

سیستم‌های کنترل پیشرفته

۱. کنترل دیجیتال ولتاژ خروجی:

class DigitalVoltageControl {

private:

    int dacPin;

    float currentVoltage;

public:

    void setup(int pin) {

        dacPin = pin;

        pinMode(dacPin, OUTPUT);

        setVoltage(5.0); // ولتاژ پیش‌فرض

    }

    void setVoltage(float desiredVoltage) {

        // با استفاده از DAC خارجی

        // ASM117-ADJ: Vout = 1.25 × (1 + R2/R1)

        // کنترل R2 با DAC

        float resistanceRatio = (desiredVoltage / 1.25) – 1;

        int dacValue = resistanceRatio * 100; // فرضی

        analogWrite(dacPin, dacValue);

        currentVoltage = desiredVoltage;

        Serial.print(“Voltage set to: “);

        Serial.print(currentVoltage);

        Serial.println(“V”);

    }

    void voltageSweep(float start, float end, float step, int delayMs) {

        for(float v = start; v <= end; v += step) {

            setVoltage(v);

            delay(delayMs);

        }

    }

};

۲. سیستم مانیتورینگ بلادرنگ:

class RealTimeMonitor {

private:

    struct Measurements {

        float vin;

        float vout;

        float iout;

        float temperature;

        unsigned long timestamp;

    };

    Measurements lastMeasurement;

public:

    void updateMeasurements() {

        lastMeasurement.vin = analogRead(A0) * 0.032; // تقسیم‌کننده 1:31

        lastMeasurement.vout = analogRead(A1) * 0.0049; // مستقیم

        lastMeasurement.iout = analogRead(A2) * 0.0098; // سنسور ACS712

        lastMeasurement.temperature = readThermistor(A3);

        lastMeasurement.timestamp = millis();

    }

    void displayOnOLED() {

        // نمایش روی OLED 128×64

        display.clearDisplay();

        display.setTextSize(1);

        display.setTextColor(WHITE);

        display.setCursor(0,0);

        display.print(“Vin: “); display.print(lastMeasurement.vin); display.println(“V”);

        display.setCursor(0,16);

        display.print(“Vout: “); display.print(lastMeasurement.vout); display.println(“V”);

        display.setCursor(0,32);

        display.print(“Iout: “); display.print(lastMeasurement.iout); display.println(“A”);

        display.setCursor(0,48);

        display.print(“Temp: “); display.print(lastMeasurement.temperature); display.println(“C”);

        display.display();

    }

    void logToSD() {

        // ذخیره در کارت SD

        File dataFile = SD.open(“powerlog.csv”, FILE_WRITE);

        if(dataFile) {

            dataFile.print(lastMeasurement.timestamp);

            dataFile.print(“,”);

            dataFile.print(lastMeasurement.vin);

            dataFile.print(“,”);

            dataFile.print(lastMeasurement.vout);

            dataFile.print(“,”);

            dataFile.print(lastMeasurement.iout);

            dataFile.print(“,”);

            dataFile.println(lastMeasurement.temperature);

            dataFile.close();

        }

    }

};

راهنمای نصب و راه‌اندازی

مراحل نصب:

۱. نصب مکانیکی:

   – سوراخ‌های نصب 3mm در چهار گوشه

   – استفاده از پایه پلاستیکی برای جداسازی

   – جهت‌گیری صحیح برای جریان هوا

 ۲. اتصالات الکتریکی:

   ورودی:

   – آداپتور 7-12V به جک DC

   – یا منبع دیگر به ترمینال Vin/GND

   خروجی:

   – بار به ترمینال 5V/GND

   – یا برد به هدر 2.54mm

۳. تست اولیه:

   – کلید را خاموش کنید

   – منبع ورودی را وصل کنید

   – LED قرمز باید روشن شود

   – کلید را روشن کنید

   – LED سبز باید روشن شود

   – ولتاژ خروجی را چک کنید (5.0V ±0.1V)

برنامه‌نویسی پایه:

// مثال ساده برای آردوینو

#include <PowerModule_ASM117.h>

PowerModuleASM117 powerModule;

void setup() {

    Serial.begin(9600);

    powerModule.begin();

    // تنظیم پارامترها

    powerModule.setCurrentLimit(800); // 800mA

    powerModule.enableMonitoring(true);

    // تست سلامت

    if(powerModule.selfTest()) {

        Serial.println(“Power module OK”);

    } else {

        Serial.println(“Power module FAIL”);

    }

}

void loop() {

    // مانیتورینگ پیوسته

    powerModule.updateMeasurements();

    // نمایش وضعیت

    Serial.print(“Input: “);

    Serial.print(powerModule.getInputVoltage());

    Serial.print(“V, Output: “);

    Serial.print(powerModule.getOutputVoltage());

    Serial.print(“V, Current: “);

    Serial.print(powerModule.getOutputCurrent());

    Serial.println(“A”);

    delay(1000);

    // کنترل حالت‌های مختلف

    if(powerModule.getOutputCurrent() > 700) {

        powerModule.enablePowerSave(true);

    } else {

        powerModule.enablePowerSave(false);

    }

}

بسته‌بندی و محتویات

بسته استاندارد شامل:

• ۱ عدد ماژول تغذیه ASM117 کامل
• ۱ عدد هیت‌سینگ آلمینیومی ۳۰×۳۰mm
• ۲ عدد پیچ M3×10 برای نصب هیت‌سینک
• ۱ عدد خمیر حرارتی ۱ گرمی
• ۴ عدد پایه پلاستیکی ۶mm
• کابل DC 2.1×5.5mm به سیم ۵۰cm

بسته حرفه‌ای شامل:

• ۱ عدد ماژول با هیت‌سینگ نصب شده
• ۱ عدد آداپتور ۹V 2A با گواهی CE
• ۲ عدد خازن اضافی ۲۲۰μF/16V
• ۱ عدد دیود SS14 اضافی
• ۱ عدد فیوز ۱A اضافی
• کابل‌های تست با کروکودیل
• راهنمای فارسی ۲۰ صفحه‌ای

بسته توسعه‌دهنده شامل:

• ۳ عدد ماژول کامل
• PCB خام برای تمرین لحیم‌کاری
• قطعات یدکی کامل
• شماتیک و فایل PCB
• مثال‌های برنامه‌نویسی کامل

گارانتی و خدمات

خدمات ویژه:

• طراحی سفارشی: تغییر ولتاژ خروجی یا جریان
• کالیبراسیون: کالیبراسیون حرفه‌ای با استاندارد ISO
• آموزش: ویدئوهای آموزشی نصب و عیب‌یابی
• پشتیبانی: تلفنی و آنلاین ۱۲ ساعته

تست‌های کیفیت:

1. تست بار کامل: ۸۰۰mA به مدت ۲۴ ساعت
2. تست حرارتی: –۲۰°C تا +۸۵°C
3. تست ریپل: اندازه‌گیری با اسیلوسکوپ
4. تست EMC: تست تداخل الکترومغناطیسی
5. تست ضربه و لرزش: استاندارد MIL-STD

جمع‌بندی

ماژول تغذیه ۵ ولت مبتنی بر ASM117 با کلید قطع‌وصل و جک آداپتور، ترکیبی بی‌نظیر از پایداری، کیفیت و کاربری آسان است. با استفاده از رگولاتور خطی ASM117، این ماژول نویز و ریپل بسیار پایینی ارائه می‌دهد که برای کاربردهای حساس ایده‌آل است.

امکانات کامل، طراحی حرفه‌ای و گارانتی طولانی مدت، این ماژول را به انتخابی مطمئن برای پروژه‌های صنعتی، تحقیقاتی و آموزشی تبدیل کرده است.