Nog 'n kleinste gereguleerde boost -SMPS (geen SMD): 8 stappe

2025 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2025-01-23 12:53

Volledige projek naam:

Nog 'n wêreld se kleinste gereguleerde hupstoot DC na DC -omskakelaarmodus met behulp van THT (deurlaattegnologie) en geen SMD (apparaat op die oppervlak)

OK, ok, jy het my. Miskien is dit nie kleiner as hierdie wat deur die Murata Manufacturing -onderneming geskep is nie, maar beslis iets wat u self tuis kan bou met behulp van algemeen toeganklike elemente en gereedskap.

My idee was om 'n kompakte skakelaarmodus vir my klein mikro -kontroleerder -gebaseerde projekte te skep.

Hierdie projek is ook 'n soort handleiding oor hoe om paaie op 'n PCB te maak met soliede draad in plaas van om paaie met 'n soldeer te bou.

Kom ons doen dit!

Stap 1: Ontwerp

U kan baie pasgemaakte ontwerpe in sakformaat vind, maar die meeste van hulle het twee grootste nadele gehad:

• Dit is lineêre kragtoevoer, wat beteken dat dit nie baie doeltreffend is nie,
• Hulle is óf nie gereguleer óf in stappe gereguleer nie

My opstapomskakelaar is 'n skakelaarmodus met 'n gladde gereguleerde uitgangsspanning (via gereguleerde weerstand). As u meer wil lees, is daar 'n uitstekende dokument op microchip.com waarin verskillende argitekture, voor- en nadele van die gebruik van SMPS's uiteengesit word.

As 'n basiese IC -chip vir my skakelaarmodus, het ek 'n baie gewilde en algemeen beskikbare chip MC34063 gekies. Dit kan gebruik word om 'n trap-down (buck), step-up (boost) converter of spanningsomvormer te bou, net deur 'n paar eksterne elemente by te voeg. Baie goeie verduideliking oor hoe om SMPS met MC34063 te ontwerp, is deur Dave Jones gedoen in sy YouTube -video. Ek beveel u sterk aan om dit te kyk en die berekeninge vir die waardes van elke element te volg.

As u dit nie met die hand wil doen nie, kan u 'n aanlynrekenaar vir MC34063 gebruik om aan u behoeftes te voldoen. U kan hierdie deur Madis Kaal gebruik of die een wat ontwerp is vir hoër spanning op changpuak.ch.

Ek het elemente gekies wat net rofweg by die berekeninge gehou het:

Ek het die grootste kapasitors gekies wat op die bord kon pas. In- en uitsetkapasitors is 220 µF 16V. I U benodig 'n hoër uitgangsspanning of 'n hoër ingangsspanning, kies die kondensators wat pas

• Inductor L: 100µH, dit was die enigste een wat ek met die grootte van die chip self gekry het.
• Ek het diode 1N4001 (1A, 50V) gebruik in plaas van 'n Shotky -diode. Die skakelfrekwensie van hierdie diode is 15 kHz, wat minder is as my skakelfrekwensie wat ek gebruik het, maar op een of ander manier werk die hele stroombaan goed.
• Skakelkondensator Ct: 1nF (dit gee skakelfrekwensie ~ 26kHz)
• Huidige beskermingsweerstand Rsc: 0.22Ω
• Veranderlike weerstand wat weerstandsverhouding R2 tot R1 voorstel: 20kΩ

TIPPE

• Kies die skakelfrekwensie (deur die regte skakelkondensator te kies) in 'n reeks van u diode (deur Shotky se diode te kies in plaas van 'n algemene doel).
• Kies die kapasitors met meer maksimum spanning as wat u as ingang (ingangskondensator) wil gee, of klim op die uitset (uitgangskondensator). Bv. 16V -kondensator op die ingang (met 'n hoër kapasitansie) en 'n 50V -kapasitor op die uitgang (met minder kapasitansie), maar albei relatief dieselfde grootte.

Stap 2: Materiaal en gereedskap

Materiaal wat ek gebruik het, maar die presiese waardes hang slegs af van u behoeftes:

• Chip MC34063 (Amazon)
• Skakelkondensator: 1nF
• Invoerkondensator: 16V, 220µF
• Uitgangskondensator: 16V, 220µF (ek beveel 50V, 4.7µF aan)
• Snel skakel diode: 1N4001 (sommige Shotky -diode is baie vinniger)
• Weerstand: 180Ω (willekeurige waarde)
• Weerstand: 0.22Ω
• Veranderlike weerstand: 0-20kΩ, maar u kan 0-50kΩ gebruik
• Induktor: 100µH
• Prototipe PCB -bord (BangGood.com)
• 'N Paar kort kabels

Gereedskap benodig:

• Soldeerstasie (en hulpmiddels daar rondom: soldeerdraad, hars indien nodig, iets om 'n punt skoon te maak, ens …)
• Tang, skuins tang/sysnyers
• Saag of roterende gereedskap om die bord te sny
• lêer
• Kleeflint (ja, as 'n hulpmiddel, nie as materiaal nie)
• Jy

Stap 3: Plaas elemente - begin

Ek spandeer baie tyd om elemente op die bord in so 'n opset te organiseer, sodat dit so min as moontlik ruimte inneem. Na baie pogings en mislukkings, bied hierdie projek aan waarmee ek beland het. Op hierdie oomblik dink ek dit is die mees optimale plasing van elemente met slegs 1 kant van die bord.

Ek het dit oorweeg om elemente aan beide kante te plaas, maar toe:

• soldering sou regtig ingewikkeld wees
• Dit beslaan eintlik nie minder ruimte nie
• SMPS het 'n onreëlmatige vorm, wat dit moontlik maak om dit in bv. 'n moeras of op 'n 9V -battery wat baie moeilik is om te bereik

Om nodes te verbind, gebruik ek 'n tegniek om 'n kaal draad te gebruik, buig dit in 'n verwagte vorm van 'n pad en soldeer dit dan aan die bord. Ek verkies hierdie tegniek in plaas van om 'n soldeer te gebruik, vanweë:

• Ek gebruik soldeersel om 'die kolletjies aan te sluit' op 'n PCB wat ek as mal en op die een of ander manier onvanpas beskou. Tans bevat soldeerdraad 'n hars wat gebruik word om die soldeer en die oppervlak te ontgift. Maar deur soldeer as 'n padbouer te gebruik, laat die hars verdamp en laat sommige geoksideerde dele blootgestel word, wat volgens my nie so goed is vir die kring self nie.
• Op die PCB wat ek gebruik het, is dit amper onmoontlik om 2 "kolletjies" met 'n soldeer te koppel. Soldeersel bly by "kolletjies" sonder om 'n beoogde verbinding tussen hulle te maak. As u die PCB gebruik waar 'kolletjies' uit koper bestaan en baie naby aan mekaar is, dan lyk dit makliker om 'n verbinding te maak.
• Deur soldeersel te gebruik om paaie te skep, word net … te veel soldeer gebruik. Dit is net goedkoper om 'n draad te gebruik.
• In die geval van 'n fout, kan dit baie moeilik wees om die ou soldeerboute te verwyder en dit deur 'n nuwe te vervang. Dit is relatief baie makliker om 'n draadpad te gebruik.
• Die gebruik van drade maak 'n baie meer betroubare verbinding.

Die nadeel is dat dit meer tyd neem om die draad te vorm en te soldeer. Maar as u ervaring het, is dit nie meer 'n moeilike taak nie. Ek het dit darem net gewoond.

Wenke

• Die belangrikste reël om die elemente te plaas, is om die buitebene aan die ander kant van die bord so na as moontlik aan die bord te sny. Dit sal ons later help wanneer ons die draad sal plaas om paaie te bou.
• Moenie die bene van die element gebruik om paaie te maak nie. Oor die algemeen is dit 'n goeie idee om dit te doen, maar as u 'n fout maak, of as u element vervang moet word (bv. Dit is stukkend), is dit regtig moeilik om dit te doen. U sal in elk geval die draad moet afsny, en omdat die bene gebuig is, kan dit 'n uitdaging wees om die element van die bord af te haal.
• Probeer om paaie van binne in die kring na buite of van die een kant na die ander te bou. Probeer om situasies te vermy as u 'n pad moet skep, maar daar is reeds ander paaie. Dit kan moeilik wees om die paddraad vas te hou.
• Moenie die baandraad tot die finale lengte/vorm sny voordat dit gesoldeer word nie. Neem langer paddraad, vorm dit, gebruik 'n band om die paddraad in 'n posisie op die bord te hou, soldeer dit en sny dit uiteindelik by 'n gewenste punt (kyk na foto's).

Stap 4: Plaas elemente - hooftaak

U hoef net die skema te volg en die element een vir een te plaas, die oormatige bene te sny, dit so na as moontlik aan die bord te soldeer, die paddraad te vorm, dit te soldeer en te sny. Herhaal met 'n ander element.

Wenk:

U kan op 'n foto kyk hoe ek elke element geplaas het. Probeer net om die voorgestelde skema te volg. In sommige komplekse stroombane wat te doen het met hoë frekwensies, ens word induktors op die bord geskei as gevolg van magnetiese veld wat met ander elemente kan inmeng. Maar in ons projek gee ons net nie om oor hierdie saak nie. Daarom het ek die induktor direk bo -op die MC34063 -chip geplaas, en ek gee nie om vir enige interferensies nie

Stap 5: Sny die bord

U moet vooraf weet dat PCB -borde regtig moeilik is en daarom moeilik is om te sny. Ek het eers probeer om 'n roterende hulpmiddel (foto) te gebruik. Die snylyn is baie glad, maar dit het baie lank geneem om dit af te sny. Ek het besluit om oor te skakel na 'n gewone saag om metaal te sny, en vir my werk dit in die algemeen goed.

Wenke:

• Sny die bord voordat u alle elemente soldeer. Plaas eers al die elemente (sonder soldeer), merk snypunte, verwyder al die elemente, sny die bord en plaas die elemente terug en soldeer dit. Tydens die sny moet u sorg vir reeds gesoldeerde elemente.
• Ek sou verkies om saag in plaas van 'n roterende gereedskap te gebruik, maar dit is waarskynlik 'n individuele ding.

Stap 6: Vorm

Nadat ek gesny het, het ek 'n lêer gebruik om die rande glad te maak en om die hoeke te rond.

Die uiteindelike grootte van die bord was 2,5 cm lank, 2 cm breed en 1,5 cm hoog.

Die projek in sy ruwe vorm is voltooi. Tyd vir toets …

Stap 7: Toetswerk

Ek het die bord aan 'n LED -strook (12 LED's) gekoppel wat 12V -kragtoevoer benodig. Ek stel 'n 5V -ingang (verdeel deur 'n USB -poort) en gebruik 'n gereguleerde weerstand om 'n 12V -uitset op te stel. Dit werk perfek. As gevolg van die relatief hoë stroom, het die MC34063 -chip warm geword. Ek het die kring met 'n LED -streep 'n paar minute verlaat en dit was stabiel.

Stap 8: Finale resultaat

Ek beskou dit as 'n groot sukses dat so 'n klein SMPS hierdie soort huidige trekkrag soos 12 LED's kan aanskakel.