DIY hoë -doeltreffendheid 5V -uitvoerbak -omskakelaar !: 7 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:23

Ek wou 'n doeltreffende manier hê om hoër spanning van LiPo -pakke (en ander bronne) na 5V vir elektroniese projekte te verlaag. In die verlede het ek generiese geldmodules van eBay gebruik, maar die twyfelagtige kwaliteitsbeheer en geen naam elektrolitiese kapasitors het my met selfvertroue gevul nie.

Dus het ek besluit dat ek my eie step down converter sou maak om nie net myself uit te daag nie, maar ook om iets nuttigs te maak!

Waarmee ek beland het, is 'n boksomskakelaar met 'n baie wye ingangsspanningsbereik (6V tot 50V ingang) en uitsette 5V teen 'n laastroom van tot 1A, alles in 'n klein vormfaktor. Die piekdoeltreffendheid wat ek gemeet het, was 94%, so die kring is nie net klein nie, maar dit bly ook koel.

Stap 1: Kies 'n Buck IC

Alhoewel u beslis 'n boksomskakelaar kan maak met 'n handjievol op-versterkers en ander ondersteunende komponente, kry u beter prestasie en bespaar u beslis 'n groot hoeveelheid PCB-gebied as u 'n spesiale IC-omskakelaar kies.

U kan die soek- en filterfunksies op webwerwe soos DigiKey, Mouser en Farnell gebruik om 'n geskikte IC vir u behoeftes te vind. Op die foto hierbo kan u 'n skrikwekkende 16, 453 dele in slegs 'n paar kliks tot 12 opsies verlaag!

Ek het saam met die MAX17502F in 'n klein pakkie van 3 x 2 mm gegaan, maar 'n effens groter pakket sou waarskynlik beter wees as u van plan is om die komponente met die hand te soldeer. Hierdie IC het baie funksies, waarvan die opvallendste is die groot insetbereik tot 60V* en die interne krag -FET's wat beteken dat geen eksterne MOSFET of diode nodig is nie.

*Let daarop dat ek in die inleiding gesê het dat dit 'n 50V -ingang is, maar dat die onderdeel 60V kan hanteer? Dit is te wyte aan die ingangskondenseerders, en as u 60V -ingang benodig, kan die stroombaan aangepas word.

Stap 2: Gaan die datablad van u gekose IC na

Meer dikwels as nie, sal daar 'n 'tipiese toepassingsstroom' genoem word in die datablad, wat baie ooreenstem met wat u probeer bereik. Dit was waar in my geval, en alhoewel u die komponentwaardes net kon kopieer en dit kon noem, sou ek aanbeveel dat u die ontwerpprosedure volg (indien voorsien).

Hier is die datablad van die MAX17502F:

Vanaf bladsy 12 is daar ongeveer 'n dosyn baie eenvoudige vergelykings wat u kan help om meer geskikte komponentwaardes te kies, en dit help ook om besonderhede te gee oor sommige van die drempelwaardes - soos die minimum induktansiewaarde.

Stap 3: Kies komponente vir u stroombaan

Wag ek het gedink ons het hierdie deel reeds gedoen? Die vorige deel was om die ideale komponentwaardes te vind, maar in die werklike wêreld moet ons tevrede wees met nie-ideale komponente en die voorbehoud wat daarmee gepaard gaan.

As 'n voorbeeld word multi-gelaagde keramiek kondensators (MLCC's) gebruik vir die invoer en uitgang kapasitors. MLCC's het baie voordele bo elektrolitiese kapasitors - veral in DC/DC -omsetters - maar hulle is onderhewig aan iets wat DC Bias genoem word.

As 'n GS -spanning op 'n MLCC aangewend word, kan die kapasitansgradering tot 60%daal! Dit beteken dat u 10µF -kondensator nou slegs 4µF is by 'n sekere DC -spanning. Glo my nie? Kyk na die TDK -webwerf en blaai af vir kenmerkende data vir hierdie 10µF -kondensator.

'N Maklike oplossing vir hierdie tipe probleem is eenvoudig; gebruik net meer MLCC parallel. Dit help ook om die rimpeling van die spanning te verminder, aangesien die ESR verminder word, en dit is baie algemeen in kommersiële produkte wat aan die streng spanningvereistes moet voldoen.

In die afbeeldings hierbo is 'n skematiese en ooreenstemmende staatslys van die MAX17502F Evaluation Kit, so as u nie 'n goeie komponentkeuse kan vind nie, gaan dan na die beproefde voorbeeld:)

Stap 4: Bevolk die skematiese en PCB -uitleg

As u werklike komponente gekies is, is dit tyd om 'n skema te maak wat hierdie komponente vaslê, hiervoor het ek EasyEDA gekies, soos ek dit voorheen gebruik het met positiewe resultate. Voeg eenvoudig u komponente by en maak seker dat hulle die regte voetafdruk het en verbind die komponente net soos die tipiese toepassingsbaan voorheen.

Sodra dit voltooi is, klik op die knoppie "Skakel na PCB" en u word na die afdeling PCB -uitleg van die instrument gebring. Moenie bekommerd wees as u nie seker is oor iets nie, want daar is baie tutoriale aanlyn oor EasyEDA.

PCB -uitleg is baie belangrik en dit kan die verskil maak tussen die stroombaan wat al dan nie werk. Ek sou sterk aanbeveel om al die uitlegadvies in die datablad van die IC te volg, waar beskikbaar. Analog Devices het 'n uitstekende toepassingsnota oor die onderwerp PCB-uitleg as iemand belangstel:

Stap 5: Bestel u PCB's

Ek is seker dat die meeste van u op hierdie stadium die promosieboodskappe in YouTube -video's vir JLCPCB en PCBway gesien het, so dit behoort nie 'n verrassing te wees dat ek ook een van hierdie promosie -aanbiedings gebruik het nie. Ek het my PCB's by JLCPCB bestel en dit het net meer as 2 weke later aangekom, so uit 'n geldelike oogpunt is dit redelik goed.

Wat die kwaliteit van die PCB's betref, het ek absoluut geen klagtes nie, maar u kan die beoordelaar daarvan wees:)

Stap 6: Montering en toetsing

Ek het al die komponente op die leë PCB gesoldeer, wat nogal moeilik was, selfs met die ekstra kamer wat ek tussen die komponente gelaat het, maar daar is monteerdienste deur JLCPCB en ander PCB -verskaffers wat die behoefte aan hierdie stap sou uitskakel.

Toe ek die ingangsklemme aansluit en die uitset meet, word ek begroet deur 5.02V, soos gesien deur die DMM. Sodra ek die 5V -uitset oor die hele spanningsreeks geverifieer het, het ek 'n elektroniese las oor die uitset gekoppel wat aangepas is op 1A stroomopname.

Die Buck het reguit begin met hierdie 1A -laadstroom en toe ek die uitsetspanning (op die bord) meet, was dit op 5,01V, dus was die lasregulering baie goed. Ek het die ingangsspanning op 12V gestel, aangesien dit een van die gebruiksgevalle was wat ek vir hierdie bord in gedagte gehad het, en ek het die insetstroom gemeet as 0.476A. Dit gee 'n doeltreffendheid van ongeveer 87,7%, maar ideaal sou u 'n vier DMM -toetsbenadering vir doeltreffendheidsmetings wou hê.

By 1A laadstroom het ek opgemerk dat die doeltreffendheid 'n bietjie laer was as wat verwag is, ek glo dit is te danke aan (I^2 * R) verliese in die induktor en in die IC self. Om dit te bevestig, stel ek die lasstroom op die helfte en herhaal die meting hierbo om 'n doeltreffendheid van 94%te kry. Dit beteken dat deur die uitsetstroom te halveer, die kragverliese verminder is van ~ 615mW tot ~ 300mW. Sommige verliese sal onvermydelik wees, soos om verliese binne die IC sowel as rustende stroom oor te skakel, so ek is nog steeds baie tevrede met die resultaat.

Stap 7: Sluit u persoonlike PCB in by sommige projekte

Nou het u 'n stabiele 5V 1A -toevoer wat van 'n 2S tot 11S litiumbattery voorsien kan word, of 'n ander bron tussen 6V en 50V, u hoef nie bekommerd te wees oor hoe u u eie elektroniese projekte kan dryf nie. Of dit nou op mikrobeheerder of suiwer analoog stroombane is, hierdie klein omskakelaar kan alles doen!

Ek hoop dat u hierdie reis geniet het, en as u so ver gekom het, baie dankie dat u gelees het!