Ufanisi wa hali ya juu wa 5V Pato la Buck Converter !: Hatua 7

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:48

Nilitaka njia bora ya kushuka kwa viwango vya juu kutoka kwa pakiti za LiPo (na vyanzo vingine) hadi 5V kwa miradi ya elektroniki. Hapo zamani nilitumia moduli za generic kutoka kwa eBay, lakini udhibiti wa ubora usiotiliwa shaka na hakuna jina capacitors za elektroni haikunijaza ujasiri.

Kwa hivyo, niliamua kuwa nitafanya kigeuzi changu cha kushuka chini sio tu kujipa changamoto mwenyewe lakini pia kufanya kitu muhimu pia!

Kile nilichoishia ni kibadilishaji cha dume ambacho kina anuwai ya upeo wa pembejeo (6V hadi 50V pembejeo) na matokeo 5V kwa hadi mzigo wa 1A sasa kwa hali ndogo. Ufanisi wa kilele nilichopima ulikuwa 94% kwa hivyo sio tu kwamba mzunguko huu ni mdogo lakini unakaa baridi pia.

Hatua ya 1: Kuchagua Buck IC

Wakati unaweza kutengeneza kibadilishaji cha pesa na wachache wa op-amps na vifaa vingine vinavyosaidia, utapata utendaji bora na hakika utaokoa eneo kubwa la PCB ikiwa badala yake utachukua kibadilishaji cha dume cha IC.

Unaweza kutumia kazi za kutafuta na kuchuja kwenye tovuti kama DigiKey, Mouser, na Farnell kupata IC inayofaa kwa mahitaji yako. Katika picha hapo juu unaweza kuona sehemu 16 za kutisha, 453 zimepunguzwa hadi chaguzi 12 kwa mibofyo michache tu!

Nilikwenda na MAX17502F katika kifurushi kidogo cha 3mm x 2mm, lakini kifurushi kikubwa kidogo labda kitakuwa bora ikiwa unapanga kugeuza vifaa. IC hii ina huduma nyingi, mashuhuri zaidi ambayo ni anuwai kubwa ya kuingiza hadi 60V * na nguvu za ndani za FETs ambazo hazimaanishi kuwa MOSFET ya nje au Diode inahitajika.

* Kumbuka kuwa katika utangulizi nilisema ilikuwa pembejeo ya 50V lakini sehemu hiyo inaweza kushughulikia 60V? Hii ni kwa sababu ya vitengo vya kuingiza na ikiwa unahitaji pembejeo 60V mzunguko unaweza kubadilishwa ili kutoshea.

Hatua ya 2: Angalia Hati ya Hati ya IC yako iliyochaguliwa

Mara nyingi zaidi kuliko hapo, kutakuwa na kile kinachoitwa "Mzunguko wa Maombi wa Kawaida" ulioonyeshwa kwenye data ambayo itafanana sana na kile unachojaribu kufikia. Hii ilikuwa kweli kwa kesi yangu na ingawa mtu angeweza kunakili tu nambari za vifaa na kuiita ifanyike, ningependekeza kufuata utaratibu wa muundo (ikiwa utapewa).

Hapa kuna data ya MAX17502F:

Kuanzia ukurasa wa 12 kuna takriban dazeni rahisi sana ambazo zinaweza kukusaidia kuchagua nambari zinazofaa zaidi za vitu na pia inasaidia kutoa maelezo juu ya maadili kadhaa ya kizingiti - kama vile kiwango cha chini cha thamani ya inductance.

Hatua ya 3: Chagua Vipengele vya Mzunguko Wako

Subiri nilifikiri tayari tumefanya sehemu hii? Kweli, sehemu iliyotangulia ilikuwa kupata maadili bora ya vifaa, lakini katika ulimwengu wa kweli lazima tukae kwa sehemu ambazo sio bora na mapango yanayokuja.

Kwa mfano, Vipimo vya kauri vyenye safu nyingi (MLCCs) hutumiwa kwa vitengo vya kuingiza na kutoa. MLCC zina faida nyingi juu ya capacitors electrolytic - haswa katika waongofu wa DC / DC - lakini wanakabiliwa na kitu kinachoitwa Upendeleo wa DC.

Wakati voltage ya DC inatumiwa kwa MLCC, kiwango cha uwezo kinaweza kushuka hadi 60%! Hii inamaanisha capacitor yako ya 10µF sasa ni 4µF tu kwa voltage fulani ya DC. Usiniamini? Angalia wavuti ya TDK na utembeze chini kwa data ya tabia ya hii 10µF capacitor.

Kurekebisha rahisi kwa aina hii ya suala ni rahisi, tumia tu MLCC zaidi sambamba. Hii pia husaidia kupunguza mtafaruku wa voltage kwani ESR imepunguzwa na ni kawaida sana kuona katika bidhaa za kibiashara ambazo zinahitaji kufikia viashiria vikali vya udhibiti wa voltage.

Katika picha zilizo hapo juu kuna Muswada wa Vifaa na mpango unaofanana (BOM) kutoka kwa Kitengo cha Tathmini cha MAX17502F, kwa hivyo ikiwa hauwezi kuonekana kupata chaguo nzuri ya sehemu kisha nenda na mfano uliojaribiwa:)

Hatua ya 4: Kujaza Mpangilio na Mpangilio wa PCB

Pamoja na vifaa vyako vilivyochaguliwa ni wakati wa kuunda skimu ambayo inachukua vifaa hivi, kwa hili nilichagua EasyEDA kama nilivyotumia hapo awali na matokeo mazuri. Ongeza tu vifaa vyako ndani, uhakikishe kuwa zina alama ya saizi inayofaa na unganisha vifaa pamoja kama mzunguko wa matumizi ya hapo awali.

Mara hiyo ikikamilika, bonyeza kitufe cha "Badilisha hadi PCB" na utaletwa kwenye sehemu ya Mpangilio wa PCB wa zana. Usijali ikiwa huna uhakika na kitu kwani kuna mafunzo mengi mkondoni kuhusu EasyEDA.

Mpangilio wa PCB ni muhimu sana na inaweza kufanya tofauti kati ya mzunguko wa kazi au la. Napenda kushauri sana kufuata ushauri wote wa mpangilio kwenye data ya IC ambapo inapatikana. Vifaa vya Analog vina maandishi mazuri ya maombi juu ya mada ya Mpangilio wa PCB ikiwa mtu yeyote anavutiwa:

Hatua ya 5: Agiza PCB zako

Nina hakika wengi wenu wakati huu mmeona ujumbe wa uendelezaji kwenye video za youtube za JLCPCB na PCBway, kwa hivyo haipaswi kushangaza kwamba nilitumia moja ya ofa hizi za uendelezaji pia. Niliamuru PCB zangu kutoka JLCPCB na walifika zaidi ya wiki 2 baadaye, kwa hivyo kwa maoni ya pesa ni nzuri sana.

Kwa ubora wa PCBs sina malalamiko kabisa, lakini unaweza kuwa mwamuzi wa hiyo:)

Hatua ya 6: Mkutano na Upimaji

Niliuza vifaa vyote kwenye PCB tupu ambayo ilikuwa fiddly kabisa hata na chumba cha ziada nilichoacha kati ya vifaa, lakini kuna huduma za mkutano na JLCPCB na wauzaji wengine wa PCB ambayo ingeondoa hitaji la hatua hii.

Kuunganisha nguvu kwenye vituo vya kuingiza na kupima pato, nililakiwa na 5.02V kama inavyoonekana na DMM. Mara tu nilipothibitisha pato la 5V katika kiwango chote cha voltage, niliunganisha mzigo wa elektroniki kwenye pato ambalo lilibadilishwa kuwa sare ya 1A ya sasa.

Buck ilianza moja kwa moja na hii ya sasa ya mzigo wa 1A na nilipopima voltage ya pato (kwenye bodi) ilikuwa saa 5.01V, kwa hivyo kanuni ya mzigo ilikuwa nzuri sana. Niliweka voltage ya kuingiza kwa 12V kwani hii ilikuwa moja ya visa vya matumizi ambavyo nilikuwa na akili ya bodi hii na nikapima sasa pembejeo kama 0.476A. Hii inatoa ufanisi wa takriban 87.7% lakini kwa kweli ungetaka njia nne ya upimaji wa DMM kwa vipimo vya ufanisi.

Kwa mzigo wa 1A niliona ufanisi ulikuwa chini kidogo kuliko ilivyotarajiwa, naamini hii ni kwa sababu ya (I ^ 2 * R) hasara kwa inductor na katika IC yenyewe. Ili kudhibitisha hili, niliweka mzigo wa sasa kuwa nusu na nikarudia kipimo hapo juu kupata ufanisi wa 94%. Hii inamaanisha kuwa kwa kupunguza nusu ya pato sasa upotezaji wa umeme ulipunguzwa kutoka ~ 615mW chini hadi ~ 300mW. Hasara zingine haziepukiki, kama vile kubadilisha hasara ndani ya IC pamoja na sasa ya utulivu, kwa hivyo bado ninafurahi sana na matokeo haya.

Hatua ya 7: Jumuisha PCB yako ya kawaida katika Miradi mingine

Sasa una usambazaji thabiti wa 5V 1A ambao unaweza kutolewa kutoka pakiti ya betri ya 2S hadi 11S, au chanzo kingine chochote kati ya 6V na 50V, hakuna haja ya kuwa na wasiwasi juu ya jinsi ya kuwezesha miradi yako ya umeme. Iwe microcontroller msingi au mzunguko wa analojia, kibadilishaji hiki kidogo cha dume kinaweza kufanya yote!

Natumahi ulifurahiya safari hii na ikiwa umefika mbali, asante sana kwa kusoma!