Ρυθμιστές μεταγωγής για ανδρείκελα

Ρυθμιστές μεταγωγής για ανδρείκελα

Χρονική σήμανση: 22 Ιανουαρίου 2024 1:00 μ.μ.
Κόμβος πηγής: 3078533

Συχνά χρησιμοποιούμε γραμμικούς ρυθμιστές στα σχέδιά μας. Είναι φθηνά και απλά – τοποθετείτε το ίδιο το τσιπ του ρυθμιστή στην πλακέτα, προσθέτετε δύο πυκνωτές και αποκτάτε τάση. Οι γραμμικοί ρυθμιστές είναι ατελείς, φυσικά – δεν μπορούν παρά να σπαταλήσουν τη διαφορά τάσης ως θερμότητα, για αρχή, κάτι που τους αποκλείει για λόγους υψηλού ρεύματος ή σημαντικές μετατροπές διαφοράς τάσης, εκτός αν έχετε μια μεγάλη ψύκτρα. Επίσης, δεν μπορούν να ενισχύσουν την τάση, πράγμα που σημαίνει ότι μπορείτε να πάτε μόνο από το υψηλό στο χαμηλό - λίγο απογοητευτικό.

Φυσικά, δεν πετάμε απλώς τα χέρια μας στον αέρα εάν ένας γραμμικός ρυθμιστής δεν ταιριάζει στον σκοπό μας. Οι ρυθμιστές μεταγωγής δεν έχουν κανένα από αυτά τα μειονεκτήματα, γι' αυτό και μόνο το κινητό σας τηλέφωνο έχει μερικές δεκάδες από αυτά. Είναι πολύ πιο αποτελεσματικά και υψηλής τεχνολογίας, ικανά να μετατρέψουν μια τάση σε άλλη, ενώ δεν χάνουν σχεδόν καθόλου ισχύ σε θερμότητα. Το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να αλλάξετε ένα πηνίο σε κάπως υψηλή συχνότητα!

Ωστόσο, για ορισμένους, η αλλαγή ρυθμιστών μπορεί να φαίνεται λίγο τρομακτική. Τείνουν να έχουν υψηλότερα πρότυπα για τη διάταξη της πλακέτας σε σύγκριση με τους γραμμικούς ρυθμιστές και, χρειάζονται όντως επαγωγέα – μερικές φορές, και μερικά ακόμη εξαρτήματα. Τα πηνία από μόνα τους είναι κάπως τρομακτικά εξαρτήματα, με αρκετά περισσότερες παραμέτρους από ό,τι θα περιμέναμε, και μπορεί να μπερδευτείτε όταν ψάχνετε να προσθέσετε έναν ρυθμιστή μεταγωγής στο κύκλωμά σας.

ΟΧΙ πια! Σε αυτό το άρθρο, θα σας δώσω τις βασικές αρχές του ρυθμιστή μεταγωγής, θα αφαιρέσω τυχόν ομίχλη πολέμου που μπορεί να θολώσει την όρασή σας και θα σας δείξω πόσο εύκολα μπορείτε να αποκτήσετε λίγους αμπέρ στην αγαπημένη σας τάση όποτε το χρειάζεστε.

Βρίσκοντας τα αγαπημένα σας

Υπάρχουν μυριάδες ρυθμιστές μεταγωγής που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε για πολλούς διαφορετικούς σκοπούς! Για παράδειγμα, οι ρυθμιστές buck μπορούν μόνο να μειώσουν την τάση, οι ρυθμιστές ενίσχυσης μπορούν μόνο να την αυξήσουν, ενώ το buck-boost μπορεί να κάνει και τα δύο, επιτρέποντάς σας να λάβετε, ας πούμε, 12V από ένα πακέτο LiIon που ποικίλλει από 10V έως 14.4V. Υπάρχουν δύο τρόποι με τους οποίους μπορείτε να βρείτε τον εαυτό σας να αλλάζει φίλους ρυθμιστή – είτε να λαμβάνετε αριθμούς ανταλλακτικών από τα κυκλώματα κάποιου άλλου είτε να περάσετε από το Digikey/Mouser/κ.λπ. και να δείτε τις προσφορές τους.

Υπάρχουν ρυθμιστές μεταγωγής για τους περισσότερους σκοπούς που θα μπορούσατε να σκεφτείτε. Θέλετε να μετατρέψετε 12V σε μερικούς αμπέρ των 5V ή 3.3V; Έχετε πολλές επιλογές εδώ! Θέλετε να κάνετε 5V ή 3.3V από τάση LiIon; Υπάρχει ένας καλός αριθμός ρυθμιστικών αρχών για αυτόν ακριβώς τον σκοπό! Ένας ρυθμιστής εξαιρετικά χαμηλής κατανάλωσης που παράγει 3.3 V για το ESP8266 σας από δύο μπαταρίες AA; Το έχεις! Και, η απλούστερη δυνατή επιλογή είναι ο δανεισμός ενός κυκλώματος από ένα υπάρχον εύλογα ανοιχτό ή απλώς ορατό στο κοινό σχέδιο.

Για παράδειγμα, υπάρχει ένας τόνος διαφορετικών πλακών "DC-DC" που μπορείτε να βρείτε γρήγορα στο Διαδίκτυο – μόνο στο Aliexpress, υπάρχουν δεκάδες δημοφιλή σχέδια, καθώς και αρκετά πιο σκοτεινά σχέδια. Απλώς πληκτρολογήστε "step-down DC-DC 5V", οποιαδήποτε διαμόρφωση/τάση θέλετε, βρείτε μερικές λίστες που είναι πραγματικά ακριβείς και δείτε ποιο τσιπ χρησιμοποιούν. Μπορείτε να βρείτε το φύλλο δεδομένων; Μπορείτε να το αγοράσετε εύκολα; Ορισμένες λίστες αναφέρονται σε τρέχουσες τιμές, οπότε μπορεί το τσιπ να παράγει πραγματικά αυτό που χρειάζεστε; Αν ναι, είστε έτοιμοι!

Φυσικά, για πολλούς σκοπούς, μπορείτε να επαναχρησιμοποιήσετε αυτές τις μονάδες και να μην ανησυχείτε ούτε καν να αναζητήσετε τα δικά σας σχέδια. Ωστόσο, τις περισσότερες φορές, το να φτιάξετε το δικό σας κύκλωμα ρυθμιστή μεταγωγής θα αποδώσει - τόσο σε τιμή, όσο και σε σταθερότητα του κυκλώματος σας! Για παράδειγμα, ένα ανοιχτό μυστικό είναι ότι αυτές οι μονάδες τείνουν να έχουν κακώς ταιριαστούς επαγωγείς, είτε τα φθηνότερα δυνατά εξαρτήματα είτε απλώς τις τιμές που δεν έχουν υπολογιστεί σωστά. Τόσο συχνά, χρειάζεται μόνο να αντικαταστήσετε το πηνίο για να δείτε το ρεύμα εξόδου να εκτοξεύεται στα ύψη και να δείτε και την παραγωγή θερμότητας να μειώνεται συνολικά!

Συχνά, τα IC του ρυθμιστή μεταγωγής που χρησιμοποιούνται σε αυτές τις μονάδες, είναι επίσης τα φθηνότερα πιθανά τσιπ, και υπάρχουν καλύτερα διαθέσιμα IC για σχεδόν περισσότερα χρήματα. Επομένως, επισκεφτείτε τον επιλογέα ανταλλακτικών ρυθμιστή μεταγωγής του αγαπημένου σας ιστότοπου ανταλλακτικών – Digikey/LCSC/Mouser ή οτιδήποτε άλλο. Βάλτε το επιθυμητό εύρος τάσης εισόδου και εξόδου, το μέγιστο ρεύμα με κάποιο περιθώριο, επιλέξτε "In stock", ταξινομήστε ανά τιμή και δείτε πόσο μακριά μπορείτε να φτάσετε κάτω από $1!

Τα προσωπικά μου αγαπημένα πρόσφατα είναι λίγα. Το PAM2306 είναι ένας ρυθμιστής buck διπλής ράγας 3.3V/1A ικανός να κάνει 100% κύκλο λειτουργίας, ο οποίος βοηθά έναν τόνο κατά την τροφοδοσία υλικού από μπαταρία LiIon ή LiFePO4. Το AP63200 μπορεί να κάνει 5V ή 3.3V στα 2A από τόσο υψηλά όσο 30V, κάτι που είναι ραδιόφωνο για τις διαβολές USB-PD μου! Και, στο ανατολικό μέτωπο, το SY8089 είναι μια καλή επιλογή για γενικές ράγες χαμηλής τάσης. Έχετε κάποιες ρυθμιστικές αρχές που θα προτείνατε σε άλλους; Μοιραστείτε τα μαζί μας στην ενότητα σχολίων!

Βρήκατε ένα τσιπ που σας αρέσει; Στην υγειά σας! Η συντριπτική πλειονότητά τους χρειάζεται έναν επαγωγέα. Ας μην χάνουμε χρόνο και ας μάθουμε για αυτά.

Γνωρίστε τον Εισαγωγέα

Τα πηνία είναι πηνία σύρματος κατασκευασμένα με συγκεκριμένο τρόπο, ικανά να αποθηκεύσουν μια καλή ποσότητα ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας υπό τις κατάλληλες συνθήκες. Αντιστέκονται επίσης στις αλλαγές του ρεύματος παράγοντας αντίθετη τάση. Κάποιος πιο γνώστης των πηνίων από εμένα θα μπορούσε να σας πει πολλά για το πόσο δροσερά τα πηνία είναι και είναι απολύτως πολύ ωραία! Και, για τη χρήση ρυθμιστή εναλλαγής, δεν χρειάζεται να γνωρίζετε πολλά για τα πηνία για να τα χρησιμοποιήσετε. Αυτό που πρέπει να γνωρίζετε είναι ότι ένα τσιπ ρυθμιστή μεταγωγής χρησιμοποιεί αυτά τα χαρακτηριστικά για να μετατρέψει μια τάση σε άλλη και υπάρχουν μόνο τρεις παράμετροι που πρέπει πραγματικά να παρακολουθείτε.

Το πρώτο είναι η επαγωγή, συνήθως, στην περιοχή uH (microHenry). Το φύλλο δεδομένων του ρυθμιστή μεταγωγής σας είτε θα σας πει ευθέως ποια τιμή επαγωγής ταιριάζει καλά, ίσως στο σχηματικό παράδειγμα ή στην ενότητα "προτεινόμενες παράμετροι", είτε θα σας δώσει έναν τύπο για τον υπολογισμό της αυτεπαγωγής που χρειάζεστε. Εάν δεν σας δίνει κανένα από αυτά τα δύο, εξετάστε τις τιμές που χρησιμοποιούν άλλα άτομα με αυτό το τσιπ ή επιλέξτε ένα διαφορετικό τσιπ – τις περισσότερες φορές, υπάρχουν άλλα τσιπ ρυθμιστή μεταγωγής που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε εξίσου εύκολα και τα οποία έχουν πραγματικά καλό Φύλλα δεδομένων.

Μια άλλη τιμή είναι το ρεύμα συνεχούς ρεύματος. Και πάλι, πολλά φύλλα δεδομένων θα σας κρατούν κατευθείαν το χέρι καθώς σας περνούν στην επιλογή επαγωγέα και το φύλλο δεδομένων PAM2306 που δείχνω παραπάνω, σας λέει ότι το ρεύμα συνεχούς ρεύματος είναι το μέγιστο ρεύμα συν το ρεύμα κυματισμού και μπορείτε να υποθέσετε ότι το ρεύμα κυματισμού είναι 40% του μέγιστου ρεύματος που θέλετε. Αν θέλετε να μάθετε σίγουρα, το φύλλο δεδομένων δίνει έναν τύπο για τον υπολογισμό μιας πιο ακριβούς τιμής, αλλά γενικά, τα φύλλα δεδομένων που έχω ελέγξει, σας λένε να προσθέσετε 40-50%. Έτσι, εάν επιλέξετε το ρεύμα DC του επαγωγέα να είναι 1.5 φορές μεγαλύτερο από το μέγιστο ρεύμα που θέλετε, πιθανότατα δεν θα πάτε στραβά.

Μπορεί επίσης να δείτε μια συγκεκριμένη παράμετρο, την αντίσταση DC. Όσο χαμηλότερο, τόσο το καλύτερο, φυσικά – λιγότερο ρεύμα σπαταλάται ως θερμότητα. Δεν είναι απλώς απόβλητα – το είδος των πηνίων που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές ρυθμιστή μεταγωγής έχουν τα χαρακτηριστικά τους που χειροτερεύουν γρήγορα όταν θερμαίνονται. Επίσης, ορισμένα πηνία δεν είναι στα καλύτερά τους όταν χρησιμοποιούνται για σκοπούς εναλλαγής ρυθμιστή, ακόμα κι αν φαίνονται το εξάρτημα. Ορίστε ένα παράδειγμα ενός τέτοιου επαγωγέα. Αυτός είναι ένας επαγωγέας φιλτραρίσματος σιδηροτροχιάς ισχύος και αν αυτό είναι που έπεσε πάνω σας, είναι πιθανό να υπάρχει διαθέσιμος ένας επαγωγέας ισχύος (το είδος που χρησιμοποιείτε για σκοπούς μεταγωγής) με καλύτερες προδιαγραφές που ταιριάζει πολύ καλύτερα στην εφαρμογή σας – όχι ότι είναι 100% άχρηστο, αλλά θα ωφεληθείτε αν κοιτάξετε παραπέρα.

Ας συνοψίσουμε πόσο απλό είναι να βρείτε έναν επαγωγέα. Τρεις παράμετροι – αυτεπαγωγή, ρεύμα συνεχούς ρεύματος και αντίσταση συνεχούς ρεύματος. Η επαγωγή βρίσκεται στο φύλλο δεδομένων, το ρεύμα συνεχούς ρεύματος είναι το επιθυμητό μέγιστο ρεύμα φορές 1.5 δίνοντας ή λαβών, και το τρίτο είναι όσο χαμηλότερο μπορείτε να πάτε για τα χρήματά σας. Επιπλέον, ελέγξτε ότι το πηνίο είναι κατάλληλο για εφαρμογές ρυθμιστή μεταγωγής. Ψάχνετε να μάθετε περισσότερα; Εδώ είναι μερικές σημειώσεις - εδώ μια σημείωση Wurth για τις περιπλοκές του επαγωγέα, και μια σημείωση TI σχετικά με τα βασικά στοιχεία του ρυθμιστή μεταγωγής.

Μεταβείτε στον αγαπημένο σας ιστότοπο επιλογής εξαρτημάτων – Digikey, Mouser, LCSC ή οτιδήποτε άλλο, – βάλτε τις παραμέτρους επαγωγής και ρεύματος συνεχούς ρεύματος στον επιλογέα εξαρτημάτων επαγωγέα, βρείτε την καλύτερη αντίσταση DC για τα χρήματά σας και είστε έτοιμοι. Κόλαση, μπορείτε να βρείτε ακόμη και επαγωγείς στο Aliexpress! Δεν έχουν την τάση να αναφέρουν παραμέτρους ρεύματος/αντίστασης συνεχούς ρεύματος και τα φύλλα δεδομένων είναι λίγα, αλλά αν χρειάζεστε κάτι απλό και φθηνό, είναι στο τραπέζι.

Βρήκατε επαγωγέα; Λάβετε το φύλλο δεδομένων, δείτε εάν το KiCad έχει ήδη κατάλληλο αποτύπωμα, εάν όχι, απλώς πάρτε ένα υπάρχον αποτύπωμα και προσαρμόστε το, και αυτό είναι. Πήραμε το τσιπ ρυθμιστή, πήραμε το πηνίο, τώρα ήρθε η ώρα να σχεδιάσουμε μια πλακέτα!

Σε περίπτωση που χαθείτε

Εάν το φύλλο δεδομένων του ρυθμιστή σας είναι καλό, έχετε ήδη ρυθμιστεί. Τα καλύτερα φύλλα δεδομένων παρέχουν ένα παράδειγμα διάταξης, σας δείχνουν ποιες αντιστάσεις να χρησιμοποιήσετε, αναφέρουν τυχόν επιπλέον εξαρτήματα, απαιτήσεις πυκνωτών και σας διδάσκουν οτιδήποτε άλλο θέλετε να μάθετε.

Ωστόσο, δεν περιέχουν όλα τα φύλλα δεδομένων όλα όσα θα θέλατε να γνωρίζετε. Είναι τρομερό, αλλά, δεν σημαίνει ότι δεν μπορείτε να το κάνετε! Υπάρχουν μόνο μερικές πτυχές που πρέπει να θυμάστε - διάταξη πλακέτας, αντιστάσεις ανάδρασης και τυχόν επιπλέον εξαρτήματα που μπορεί να χρειαστείτε. Την επόμενη φορά, ας τα δούμε αυτά και θα σας δείξω επίσης μερικές συμβουλές και κόλπα για τον ρυθμιστή αλλαγής!

Σφραγίδα ώρας:

Περισσότερα από Hack μια μέρα