DIY yuqori mahsuldorlik 5V chiqish konvertori!: 7 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:23

Men LiPo paketlaridan (va boshqa manbalardan) elektronika loyihalari uchun 5V ga yuqori kuchlanishni pasaytirishning samarali usulini xohlardim. O'tmishda men eBay -dan umumiy pulli modullardan foydalanardim, lekin shubhali sifat nazorati va hech qanday elektrolitik kondansatkichlar meni ishonch bilan to'ldirmadi.

Shunday qilib, men o'zimni pastga aylantiradigan konvertorni o'rnatishga qaror qildim, nafaqat o'zimga qiyinchilik tug'diraman, balki foydali narsalarni ham qilaman!

Men tugatgan narsa bu juda katta kirish voltaj diapazoniga ega bo'lgan (6V dan 50V gacha) va 5A kuchlanishli 1A gacha yuk oqimida kichik formada. Men o'lchagan eng yuqori samaradorlik 94% ni tashkil etdi, shuning uchun bu elektron kichik emas, balki u ham salqin bo'lib qoladi.

1 -qadam: Buck IC ni tanlash

Siz, albatta, bir hovuch op-amperlar va boshqa qo'llab-quvvatlovchi komponentlar bilan konvertor yasashingiz mumkin bo'lsa-da, siz yaxshi ishlashga ega bo'lasiz va, albatta, IC uchun maxsus konvertor ICni tanlasangiz, ko'p PCB maydonini tejaysiz.

Sizning ehtiyojlaringizga mos ICni topish uchun siz DigiKey, Mouser va Farnell kabi saytlarda qidirish va filtrlash funktsiyalaridan foydalanishingiz mumkin. Yuqoridagi rasmda siz dahshatli 16, 453 qismni bir necha marta bosish bilan 12 variantgacha qisqartirganini ko'rishingiz mumkin!

Men MAX17502F bilan 3 mm x 2 mm o'lchamdagi kichkina paketga bordim, lekin agar siz komponentlarni qo'lda lehimlashni rejalashtirsangiz, biroz kattaroq paket bo'lishi mumkin. Ushbu ICda juda ko'p funktsiyalar mavjud, ularning asosiysi 60V* gacha bo'lgan katta kirish diapazoni va tashqi MOSFET yoki diodga ehtiyoj sezmaydigan ichki quvvat FETs.

*E'tibor bering, kirish qismida men 50V kirish ekanligini aytdim, lekin bu qism 60V ni boshqarishi mumkinmi? Bu kirish kondansatkichlari bilan bog'liq va agar sizga 60V kuchlanish kerak bo'lsa, kontaktlarning zanglashiga mos ravishda o'zgartirish mumkin.

2 -qadam: Siz tanlagan IC ma'lumotlar jadvalini tekshiring

Ko'pincha, ma'lumotlar jadvalida "odatiy dasturlar davri" deb nomlanadigan narsa bo'ladi, bu siz erishmoqchi bo'lgan narsaga juda o'xshash bo'ladi. Bu mening ishim uchun to'g'ri edi va garchi komponent qiymatlarini nusxalash va bajarilgan deb atash mumkin bo'lsa -da, men dizayn tartibiga rioya qilishni tavsiya qilaman (agar mavjud bo'lsa).

Bu erda MAX17502F ma'lumotlar jadvali:

12 -sahifadan boshlab, sizga mos keladigan komponent qiymatlarini tanlashda yordam beradigan o'nga yaqin juda oddiy tenglamalar mavjud, shuningdek, ba'zi bir chegaraviy qiymatlar, masalan, minimal indüktans qiymati haqida batafsil ma'lumot berishga yordam beradi.

3 -qadam: O'chirish uchun komponentlarni tanlang

Kutib turing, men bu qismni allaqachon qildik deb o'yladimmi? Xo'sh, avvalgi qism ideal komponentlar qiymatini topish edi, lekin haqiqiy dunyoda biz ideal bo'lmagan komponentlar va ular bilan birga keladigan ogohlantirishlarni hal qilishimiz kerak.

Masalan, kirish va chiqish kondansatkichlari uchun ko'p qatlamli keramik kondansatkichlar ishlatiladi. MLCClarning elektrolitik kondansatkichlarga nisbatan ko'p afzalliklari bor - ayniqsa DC/DC konvertorlarida - lekin ular DC Bias deb nomlangan narsaga bo'ysunadi.

MLCC ga doimiy kuchlanish qo'llanilganda, sig'im ko'rsatkichi 60%gacha pasayishi mumkin! Bu shuni anglatadiki, sizning 10 mkF kondansatkichingiz hozir ma'lum bir shahar kuchlanishida atigi 4 mkF. Ishonmaysizmi? TDK veb -saytiga qarang va bu 10 mkF kondansatör uchun xarakterli ma'lumotlarni pastga aylantiring.

Ushbu turdagi muammolarni tuzatish oson, faqat parallel ravishda ko'proq MLCC -dan foydalaning. Bu, shuningdek, kuchlanish to'lqinlarini kamaytirishga yordam beradi, chunki ESR kamayadi va tijorat mahsulotlarida tez -tez uchraydigan kuchlanish regulyatsiyasi talablariga javob berishi kerak.

Yuqoridagi rasmlarda MAX17502F baholash to'plamining sxematik va mos keladigan materiallar ro'yxati (BOM) mavjud, shuning uchun agar siz komponentlarning yaxshi tanlovini topa olmasangiz, sinovdan o'tgan misol bilan o'ting:)

4 -qadam: sxematik va tenglikni joylashtirish

Haqiqiy komponentlar tanlanganidan so'ng, ushbu komponentlarni qamrab oladigan sxemani tuzish vaqti keldi, buning uchun men EasyEDA -ni tanladim, chunki men bundan oldin ijobiy natijalar bilan foydalanganman. To'g'ri o'lchamdagi oyoq iziga ega ekanligingizga ishonch hosil qilib, tarkibiy qismlaringizni qo'shing va avvalgi odatiy dastur sxemasi kabi komponentlarni bir -biriga ulang.

Bu tugallangach, "PCB -ga aylantirish" tugmasini bosing va siz asbobning PCB layout bo'limiga o'tasiz. Agar biror narsaga ishonchingiz komil bo'lmasa, xavotir olmang, chunki Internetda EasyEDA haqida ko'plab darsliklar mavjud.

PCB sxemasi juda muhim va u kontaktlarning zanglashiga olib kelishi yoki ishlamasligi mumkin. Men IC ma'lumotlar jadvalidagi mavjud bo'lgan barcha tavsiyalarga amal qilishni qat'iy tavsiya qilaman. Agar kimdir qiziqsa, analog qurilmalarda PCB tartibi mavzusida ajoyib qo'llanma mavjud:

5 -qadam: PCB -laringizga buyurtma bering

Ishonchim komilki, ko'pchiligingiz youtube videolarida JLCPCB va PCBway -dagi reklama xabarlarini ko'rgansiz, shuning uchun men ham ushbu reklama takliflaridan birini ishlatganim ajablanarli emas. Men PCB -larni JLCPCB -dan buyurtma qildim va ular 2 haftadan ko'p vaqt o'tmay etib kelishdi, shuning uchun pul nuqtai nazaridan ular juda yaxshi.

PCBlarning sifatiga kelsak, menda hech qanday shikoyat yo'q, lekin siz hakam bo'lishingiz mumkin:)

6 -qadam: yig'ish va sinov

Men barcha komponentlarni bo'sh PCB -ga lehimladim, hatto komponentlar orasida qolgan qo'shimcha bo'sh joy bilan ham, lekin JLCPCB va boshqa PCB sotuvchilari tomonidan yig'ish xizmatlari mavjud, bu esa bu qadamga bo'lgan ehtiyojni yo'q qiladi.

Kirish terminallariga quvvat ulash va chiqishni o'lchash, meni DMM ko'rganday 5.02V kutib oldi. Men 5V kuchlanishini butun kuchlanish oralig'ida tekshirganimdan so'ng, men 1A tok chizig'iga moslashtirilgan elektron yukni uladim.

Buck to'g'ridan -to'g'ri 1A yuk oqimi bilan boshlandi va men chiqish kuchlanishini o'lchaganimda (taxtada) u 5.01V edi, shuning uchun yukni tartibga solish juda yaxshi edi. Men kirish voltajini 12V ga o'rnatdim, chunki bu men bu taxtada ishlatgan holatlarimdan biri edi va men kirish oqimini 0,476A deb o'lchadim. Bu taxminan 87,7% samaradorlikni beradi, lekin ideal holda siz samaradorlikni o'lchash uchun to'rtta DMM sinov usulini xohlaysiz.

1A yuk oqimida men samaradorlik kutilganidan bir oz pastroq ekanligini payqadim, menimcha, bu induktorda va ICda (I^2 * R) yo'qotishlar bilan bog'liq. Buni tasdiqlash uchun yuk oqimini yarmiga qo'ydim va samaradorlikni 94%olish uchun yuqoridagi o'lchovni takrorladim. Bu shuni anglatadiki, chiqish oqimini ikki baravar kamaytirish orqali elektr yo'qotilishi ~ 615 mVtdan ~ 300 mVtgacha kamayadi. Ba'zi yo'qotishlar muqarrar bo'ladi, masalan, IC ichidagi yo'qotishlar, shuningdek, tinch oqim, shuning uchun men bu natijadan juda mamnunman.

7 -qadam: O'zingizning shaxsiy PCBingizni ba'zi loyihalarga qo'shing

Endi sizda 2S dan 11S gacha bo'lgan lityum batareya to'plami yoki 6V dan 50V gacha bo'lgan boshqa manbalardan quvvatlanadigan 5V 1A barqaror ta'minoti bor, o'z elektron loyihalaringizni qanday quvvatlantirish haqida tashvishlanishga hojat yo'q. Bu mikrokontrollerga asoslangan yoki faqat analogli elektron bo'ladimi, bu kichik konvertor hammasini bajara oladi!

Umid qilamanki, sizga bu sayohat yoqdi va agar siz shu vaqtgacha etib kelgan bo'lsangiz, o'qiganingiz uchun katta rahmat!