წვრილმანი ეფექტურობის 5V გამომავალი მამალი კონვერტორი!: 7 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:15

მე მინდოდა LiPo პაკეტებიდან (და სხვა წყაროებიდან) უფრო მაღალი ძაბვის შემცირება 5V– მდე ელექტრონიკის პროექტებისთვის. წარსულში მე ვიყენებდი eBay– ის ზოგად მოდულის მოდულებს, მაგრამ საეჭვო ხარისხის კონტროლი და ელექტროლიტური კონდენსატორების სახელები არ მაჯერებდა.

ამრიგად, მე გადავწყვიტე, რომ მე თვითონ გავაკეთებ გადადგმულ კონვერტორს, რომ არა მხოლოდ საკუთარი თავი გამოვიჩინო გამოწვევა, არამედ გავაკეთო რაიმე სასარგებლოც!

რაც მე დავასრულე არის მამლის გადამყვანი, რომელსაც აქვს ძალიან ფართო ძაბვის დიაპაზონი (6V 50V– მდე შეყვანისას) და გამოსცემს 5V– ს 1A– მდე დატვირთვის დენზე, ეს ყველაფერი მცირე ფორმის ფაქტორშია. პიკური ეფექტურობა, რომელიც მე გავზომე, იყო 94%, ასე რომ, ეს წრე არა მხოლოდ მცირეა, არამედ ისიც მაგარი რჩება.

ნაბიჯი 1: Buck IC– ის არჩევა

მიუხედავად იმისა, რომ თქვენ ნამდვილად შეგიძლიათ გააკეთოთ მამალი კონვერტორი მუჭა ოპ-ამპერებით და სხვა დამხმარე კომპონენტებით, თქვენ მიიღებთ უკეთეს შესრულებას და რა თქმა უნდა დაზოგავთ ბევრ PCB ადგილს, თუ თქვენ აირჩევთ სპეციალურ მამალი კონვერტორის IC- ს.

თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ძებნის და გაფილტვრის ფუნქციები ისეთ საიტებზე, როგორიცაა DigiKey, Mouser და Farnell, რათა იპოვოთ შესაბამისი IC თქვენი საჭიროებისთვის. ზემოთ მოცემულ სურათზე თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ საშინელი 16, 453 ნაწილი ვიწროვდება 12 ვარიანტზე სულ რამდენიმე დაწკაპუნებით!

მე MAX17502F– ით წავედი პატარა 3 მმ x 2 მმ პაკეტში, მაგრამ ოდნავ უფრო დიდი პაკეტი ალბათ უკეთესი იქნება, თუ თქვენ აპირებთ კომპონენტების ხელით შედუღებას. ამ IC– ს აქვს მრავალი მახასიათებელი, რომელთაგან ყველაზე მნიშვნელოვანია 60V* - მდე შეყვანის დიდი დიაპაზონი და შიდა სიმძლავრის FET, რაც იმას ნიშნავს, რომ გარე MOSFET ან დიოდი არ არის საჭირო.

*გაითვალისწინეთ, რომ შესავალში მე ვთქვი, რომ ეს იყო 50 ვ შეყვანის, მაგრამ ნაწილს შეუძლია გაუძლოს 60 ვ? ეს გამოწვეულია შეყვანის კონდენსატორებით და თუ თქვენ გჭირდებათ 60 ვ შეყვანა, წრე შეიძლება შეიცვალოს.

ნაბიჯი 2: შეამოწმეთ თქვენი არჩეული IC– ის მონაცემთა ცხრილი

უფრო ხშირად, ვიდრე არა, იქნება ის, რასაც ეწოდება "ტიპიური განაცხადის წრე", რომელიც ნაჩვენებია მონაცემთა ფურცელში, რომელიც ძალიან ჰგავს იმას, რისი მიღწევასაც ცდილობთ. ეს მართალი იყო ჩემს შემთხვევაში და მიუხედავად იმისა, რომ შეიძლება მხოლოდ კომპონენტის მნიშვნელობების კოპირება და დასრულება დავარქვა, მე გირჩევთ დაიცვან დიზაინის პროცედურა (თუ ეს გათვალისწინებულია).

აქ მოცემულია MAX17502F– ის მონაცემთა ფურცელი:

მე –12 გვერდიდან არის ათეულობით ძალიან მარტივი განტოლება, რომელიც დაგეხმარებათ კომპონენტის უფრო შესაფერისი ღირებულებების არჩევაში და ასევე გეხმარებათ დეტალების მიწოდებაში ზოგიერთი ბარიერის მნიშვნელობის შესახებ - როგორიცაა მინიმალური ინდუქციურობის მნიშვნელობა.

ნაბიჯი 3: შეარჩიეთ კომპონენტები თქვენი სქემისთვის

დაელოდე მეგონა ჩვენ უკვე გავაკეთეთ ეს ნაწილი? ისე, წინა ნაწილი იყო იდეალური კომპონენტის ღირებულებების პოვნა, მაგრამ რეალურ სამყაროში ჩვენ უნდა დავამყაროთ არაიდეალური კომპონენტები და გაფრთხილებები.

მაგალითად, მრავალსართულიანი კერამიკული კონდენსატორები (MLCCs) გამოიყენება შესასვლელი და გამომავალი კონდენსატორებისთვის. MLCC– ს ბევრი უპირატესობა აქვს ელექტროლიტურ კონდენსატორებთან შედარებით - განსაკუთრებით DC/DC გადამყვანებში - მაგრამ ისინი ექვემდებარებიან რაღაცას, რასაც DC მიკერძოება ეწოდება.

როდესაც DC ძაბვა გამოიყენება MLCC– ზე, სიმძლავრის რეიტინგი შეიძლება შემცირდეს 60%–მდე! ეს ნიშნავს, რომ თქვენი 10μF კონდენსატორი არის მხოლოდ 4µFF გარკვეულ DC ძაბვაზე. არ გჯერა ჩემი? გადახედეთ TDK ვებსაიტს და გადაახვიეთ ქვემოთ ამ 10µF კონდენსატორის დამახასიათებელი მონაცემებისთვის.

ამ ტიპის საკითხის მარტივი გამოსწორება მარტივია, უბრალოდ გამოიყენეთ მეტი MLCC პარალელურად. ეს ასევე ხელს უწყობს ძაბვის ტალღის შემცირებას, რადგან ESR მცირდება და ძალიან ხშირია კომერციულ პროდუქტებში, რომლებიც უნდა აკმაყოფილებდეს ძაბვის რეგულირების მკაცრ მახასიათებლებს.

ზემოთ მოყვანილ სურათებში არის სქემატური და შესაბამისი მასალების ბილი (BOM) MAX17502F შეფასების ნაკრებიდან, ასე რომ, თუ თქვენ ვერ პოულობთ კომპონენტის კარგ არჩევანს, მიყევით აპრობირებულ მაგალითს:)

ნაბიჯი 4: შეავსეთ სქემატური და PCB განლაგება

თქვენი ფაქტობრივი კომპონენტების არჩევით დროა შევქმნათ სქემა, რომელიც აღწერს ამ კომპონენტებს, ამისათვის მე ავირჩიე EasyEDA, როგორც ეს ადრე გამოვიყენე დადებითი შედეგებით. უბრალოდ დაამატეთ თქვენი კომპონენტები, დარწმუნდით იმაში, რომ მათ აქვთ სწორი ზომის ნაკვალევი და დააკავშირეთ კომპონენტები ერთმანეთთან, როგორც ადრე ტიპიური აპლიკაციის წრე.

მას შემდეგ რაც დასრულდება, დააწკაპუნეთ ღილაკზე "PCB- ზე გადაყვანა" და მიგიყვანთ ინსტრუმენტის PCB განლაგების განყოფილებაში. არ ინერვიულოთ, თუ არ ხართ დარწმუნებული რაიმეში, რადგან ინტერნეტში ბევრი გაკვეთილია EasyEDA– ს შესახებ.

PCB– ის განლაგება ძალიან მნიშვნელოვანია და მას შეუძლია განსხვავება მოახდინოს მიკროსქემის მუშაობასა თუ არა. მე მტკიცედ გირჩევთ დაიცვან IC– ის მონაცემთა ცხრილში არსებული რჩევები, სადაც ეს შესაძლებელია. ანალოგურ მოწყობილობებს აქვთ შესანიშნავი განაცხადის შენიშვნა PCB განლაგების თემაზე, თუ ვინმეს აინტერესებს:

ნაბიჯი 5: შეუკვეთეთ თქვენი PCB

დარწმუნებული ვარ, რომ თქვენმა უმეტესობამ ამ მომენტში ნახა სარეკლამო შეტყობინებები YouTube ვიდეოებში JLCPCB და PCBway, ასე რომ გასაკვირი არ უნდა იყოს, რომ მეც გამოვიყენე ერთ – ერთი ამ სარეკლამო შეთავაზება. მე შევუკვეთე ჩემი PCB– ები JLCPCB– დან და ისინი მოვიდნენ სულ რაღაც 2 კვირაში, ასე რომ, ფულადი თვალსაზრისით, ისინი საკმაოდ კარგია.

რაც შეეხება PCB– ების ხარისხს, მე აბსოლუტურად არანაირი პრეტენზია არ მაქვს, მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ იყოთ ამის მოსამართლე:)

ნაბიჯი 6: შეკრება და ტესტირება

მე ხელით გავამახვილე ყველა კომპონენტი ცარიელ PCB– ზე, რაც საკმაოდ მოუხერხებელი იყო იმ კომპონენტსაც შორის, რომელიც მე დავტოვე, მაგრამ არის JLCPCB და სხვა PCB გამყიდველების შეკრების სერვისები, რომლებიც აღმოფხვრის ამ ნაბიჯის აუცილებლობას.

ენერგიის შეყვანა შეყვანის ტერმინალებზე და გაზომვა გამომავალი, მე მიესალმა 5.02V როგორც DMM- ის მიერ ნანახი. მას შემდეგ რაც ვამოწმებ 5V გამომავალს ძაბვის მთელ დიაპაზონში, მე დავუკავშირე ელექტრონული დატვირთვა გამომავალზე, რომელიც მორგებული იყო 1A მიმდინარე გათამაშებაზე.

მამალი დაიწყო პირდაპირ 1A დატვირთვის დენით და როდესაც გავზომე გამომავალი ძაბვა (დაფაზე) ის იყო 5.01V, ამიტომ დატვირთვის რეგულირება იყო ძალიან კარგი. შეყვანის ძაბვა 12V- ზე დავაყენე, რადგან ეს იყო ერთ -ერთი გამოყენების შემთხვევა, რომელიც გამიჩნდა მხედველობაში ამ დაფაზე და შევაფასე შემავალი დენი 0.476A. ეს იძლევა დაახლოებით 87.7% ეფექტურობას, მაგრამ იდეალურ შემთხვევაში თქვენ გინდათ ოთხი DMM ტესტირების მიდგომა ეფექტურობის გაზომვისთვის.

1A დატვირთვის დენზე მე შევამჩნიე, რომ ეფექტურობა მოსალოდნელზე ოდნავ დაბალი იყო, მე მჯერა, რომ ეს გამოწვეულია (I^2 * R) დანაკარგებით ინდუქტორში და თავად IC- ში. ამის დასადასტურებლად, დატვირთვის დენი ნახევარზე დავაყენე და ვიმეორებ ზემოაღნიშნულ გაზომვას, რომ მივიღო ეფექტურობა 94%. ეს ნიშნავს, რომ გამომავალი დენის განახევრებით ენერგიის დანაკარგები შემცირდა 15 615 მგვტ -დან 300 მგვტ -მდე. ზოგიერთი დანაკარგი გარდაუვალი იქნება, როგორიცაა დანაკარგები IC– ს შიგნით, ასევე წყნარი დენი, ამიტომ მე მაინც ძალიან კმაყოფილი ვარ ამ შედეგით.

ნაბიჯი 7: ჩართეთ თქვენი პერსონალური PCB ზოგიერთ პროექტში

ახლა თქვენ გაქვთ სტაბილური 5V 1A მარაგი, რომელიც შეიძლება იკვებებოდეს 2S– დან 11S– მდე ლითიუმის ბატარეის პაკეტიდან, ან ნებისმიერი სხვა წყაროდან 6V– დან 50V– მდე, არ არის საჭირო ფიქრი იმაზე, თუ როგორ გაააქტიუროთ საკუთარი ელექტრონიკის პროექტები. იქნება ეს მიკროკონტროლერებზე დაფუძნებული თუ წმინდა ანალოგური სქემები, ამ პატარა მამლის გადამყვანს შეუძლია ყველაფერი გააკეთოს!

ვიმედოვნებ, რომ მოგეწონათ ეს მოგზაურობა და თუ აქამდე მიაღწიეთ, დიდი მადლობა რომ კითხულობთ!