DIY жоғары тиімділігі 5В шығыс бак түрлендіргіші: 7 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:22

Мен LiPo пакеттерінен (және басқа көздерден) электроника жобалары үшін 5В дейін жоғары кернеуді төмендетудің тиімді әдісін алғым келді. Бұрын мен eBay -дің жалпы модульдерін қолдандым, бірақ күмәнді сапаны бақылау және электролиттік конденсаторлардың атауы мені сенімділікке толтырмады.

Сонымен, мен өзімді төмендетуге ғана емес, сонымен қатар пайдалы нәрсеге де айналдыру үшін төмен түсетін конвертерді жасаймын деп шештім!

Мен аяқтағаным кіріс кернеуінің өте кең диапазоны бар (6 В -тан 50 В -қа дейін) және 5 В -ты 1А -ға дейінгі жүктеме тогында шағын форма коэффициентінде беретін конвертер. Мен өлшеген ең жоғары тиімділік 94% болды, сондықтан бұл тізбек шағын ғана емес, сонымен қатар салқын күйінде қалады.

1 -қадам: Бакты IC таңдау

Бірнеше оп-амперлер мен басқа да қосалқы компоненттері бар конвертер жасай алатын болсаңыз да, сіз жақсы өнімділікке қол жеткізесіз және әрине, егер IC-ге арналған арнайы конвертер түрлендіргішін таңдасаңыз, ПХД аймағын үнемдейсіз.

Сіз DigiKey, Mouser және Farnell сияқты сайттарда іздеу және сүзу функцияларын қолдана отырып, сіздің қажеттіліктеріңізге сәйкес IC таба аласыз. Жоғарыдағы суретте сіз 16, 453 бөлшектерді бірнеше рет басу арқылы 12 опцияға дейін қысқартылғанын көре аласыз!

Мен MAX17502F -пен бірге 3мм х 2мм пакетте бардым, бірақ егер сіз компоненттерді қолмен дәнекерлеуді жоспарласаңыз, сәл үлкенірек пакет жақсы болар еді. Бұл IC -тің көптеген мүмкіндіктері бар, оның ішінде 60В* дейінгі үлкен кіріс диапазоны және сыртқы MOSFET немесе диод қажет емес ішкі қуат FETs.

*Кіріспеде мен 50В кіріс екенін айттым, бірақ бұл бөлік 60В -ты басқара алады ма? Бұл кіріс конденсаторларына байланысты және егер сізге 60 В кернеуі қажет болса, схеманы сәйкес етіп өзгертуге болады.

2 -қадам: Таңдалған IC мәліметтер кестесін тексеріңіз

Көбінесе, деректер кестесінде «Қолданбаның типтік схемасы» деп аталатын нәрсе болады, ол сіз қол жеткізгіңіз келетін нәрсеге өте ұқсас болады. Бұл менің жағдайыма қатысты болды, бірақ мен тек компонент мәндерін көшіріп, оны орындауға шақыра аламын, мен дизайн процедурасын орындауды ұсынамын (егер бар болса).

Міне MAX17502F мәліметтер кестесі:

12 -беттен бастап сізге қолайлы компоненттердің мәндерін таңдауға көмектесетін онға жуық өте қарапайым теңдеулер бар, сонымен қатар олар шекті мәндердің кейбірі туралы егжей -тегжейлі ақпарат алуға көмектеседі - мысалы, индуктивтіліктің минималды мәні.

3 -қадам: Сіздің схемаңыз үшін компоненттерді таңдаңыз

Күте тұрыңыз, біз бұл бөлікті жасадық деп ойладым ба? Алдыңғы бөлімде идеалды компоненттердің мәндерін табу болды, бірақ нақты әлемде біз идеалды емес компоненттер мен ескертуге тоқталуымыз керек.

Мысал ретінде кіріс және шығыс конденсаторлары үшін көп қабатты керамикалық конденсаторлар қолданылады. MLCC электролиттік конденсаторларға қарағанда көптеген артықшылықтарға ие, әсіресе DC/DC түрлендіргіштерінде, бірақ олар DC Bias деп аталатын нәрсеге бағынады.

MLCC -ге тұрақты кернеу қолданылған кезде сыйымдылық көрсеткіші 60%-ға дейін төмендеуі мүмкін! Бұл сіздің 10 мкФ конденсаторыңыз белгілі бір тұрақты кернеуде 4 мкФ құрайды дегенді білдіреді. Маған сенбейсіз бе? TDK веб -сайтына қараңыз және осы 10 мкФ конденсатордың сипаттамалық деректерін төмен қарай айналдырыңыз.

Бұл мәселені шешудің қарапайым әдісі қарапайым, тек MLCC параллельді қолданыңыз. Бұл сондай -ақ кернеудің толқуын азайтуға көмектеседі, өйткені ESR төмендейді және кернеуді реттеудің қатаң талаптарына сәйкес келетін коммерциялық өнімдерде жиі кездеседі.

Жоғарыда келтірілген суреттерде MAX17502F бағалау жиынтығындағы схемалық және сәйкес материалдар тізімі (БОМ) бар, сондықтан егер сіз компоненттердің жақсы таңдауын таба алмасаңыз, онда сыналған мысалға өтіңіз:)

4 -қадам: Схемалық және ПХД орналасуын толтыру

Сіз таңдаған нақты компоненттермен осы компоненттерді қамтитын схеманы құрудың уақыты келді, сондықтан мен EasyEDA -ды таңдадым, өйткені мен оны бұрын оң нәтижемен қолданғанмын. Жай ғана сіздің іздеріңіздің ізі бар екеніне көз жеткізіп, компоненттерді қосыңыз және компоненттерді әдеттегі қосымшалар схемасы сияқты біріктіріңіз.

Бұл аяқталғаннан кейін «ПХД -ге түрлендіру» түймесін басыңыз, сонда сіз құралдың ПХД орналасуы бөліміне апарыласыз. Егер сіз бір нәрсеге сенімді болмасаңыз, уайымдамаңыз, өйткені Интернетте EasyEDA туралы көптеген оқулықтар бар.

ПХД орналасуы өте маңызды және ол тізбектің жұмыс істеп тұрғанын ажыратады. Мен қол жетімді жерде IC мәліметтер кестесіндегі орналасу бойынша барлық кеңестерді орындауға кеңес берер едім. Аналогты құрылғыларда ПХД орналасуы тақырыбы бойынша керемет қосымшалар бар: егер біреу қызығушылық танытса:

5 -қадам: ПХД -ге тапсырыс беріңіз

Сіздердің көпшілігіңіз осы уақытта JLCPCB және PCBway үшін youtube бейнелеріндегі жарнамалық хабарларды көргеніңізге сенімдімін, сондықтан мен бұл жарнамалық ұсыныстардың бірін қолданғаным таңқаларлық емес. Мен ПХД -ларды JLCPCB -ге тапсырыс бердім және олар 2 аптадан кейін келді, сондықтан ақша тұрғысынан олар өте жақсы.

ПХД сапасына келетін болсақ, менің ешқандай шағымым жоқ, бірақ сіз оның төрешісі бола аласыз:)

6 -қадам: құрастыру және тестілеу

Мен барлық компоненттерді бос ПХД -ге дәнекерледім, ол тіпті компоненттер арасында қалған қосымша бөлмеде де болды, бірақ бұл қадамның қажеттілігін жоятын JLCPCB және басқа ПХД жеткізушілерінің құрастыру қызметтері бар.

Кіріс терминалдарына қуат қосып, шығуды өлшеп, мені DMM көргендей 5.02В қарсы алды. Мен кернеудің барлық диапазонында 5В шығуын тексергеннен кейін, мен 1А ток тартуға бейімделген шығысқа электронды жүктемені қостым.

Бак дәл осы 1А жүктемелік токтан басталды, мен шығыс кернеуін өлшегенде (тақтада) ол 5.01В болды, сондықтан жүктемені реттеу өте жақсы болды. Мен кіріс кернеуін 12 В деңгейіне қойдым, себебі бұл осы тақта үшін мен қолданған жағдайлардың бірі және мен кіріс токын 0.476А деп өлшедім. Бұл шамамен 87,7% тиімділік береді, бірақ сіз тиімділікті өлшеу үшін төрт DMM тестілеу әдісін алғыңыз келеді.

1А жүктеме токында мен тиімділіктің күтілгеннен сәл төмен екенін байқадым, менің ойымша, бұл индуктордағы және IC -дегі (I^2 * R) шығындарға байланысты. Мұны растау үшін мен жүктеме тогын жартысына қойдым және тиімділікті 94%алу үшін жоғарыдағы өлшеуді қайталадым. Бұл шығыс тогын екі есе азайту арқылы қуаттың жоғалуы ~ 615 мВт -тан ~ 300 мВт -қа дейін төмендегенін білдіреді. Кейбір жоғалтулар сөзсіз болады, мысалы, IC ішіндегі жоғалтулар, сондай -ақ тыныш ток, сондықтан мен бұл нәтижеге әлі де қуаныштымын.

7 -қадам: Кейбір жобаларға өзіңіздің теңшелетін ПХД қосыңыз

Енді сізде 2S -тен 11S -ке дейінгі литий батареялар жиынтығынан немесе 6В пен 50В арасындағы кез келген басқа көздерден қуат алатын тұрақты 5В 1А қорғанысы бар, жеке электроника жобаларын қалай қуаттандыруға болады деп алаңдаудың қажеті жоқ. Микроконтроллер немесе таза аналогтық схема болсын, бұл шағын конвертер бәрін жасай алады!

Сізге бұл саяхат ұнады деп үміттенемін, егер сіз осы уақытқа дейін жеткен болсаңыз, оқығаныңыз үшін көп рахмет!