डमी के लिए स्विचिंग नियामक

डमी के लिए स्विचिंग नियामक

समय टिकट: 22 जनवरी, 2024 शाम 1:00 बजे
स्रोत नोड: 3078533

हम अक्सर अपने डिज़ाइनों में रैखिक नियामकों का उपयोग करते हैं। वे सस्ते और सरल हैं - आप नियामक चिप को बोर्ड पर ही लगाते हैं, दो कैपेसिटर जोड़ते हैं, और एक वोल्टेज प्राप्त करते हैं। रैखिक नियामक निश्चित रूप से अपूर्ण हैं - वे मदद नहीं कर सकते हैं लेकिन शुरुआत के लिए गर्मी के रूप में वोल्टेज अंतर को बर्बाद कर सकते हैं, जो सीधे उन्हें उच्च-वर्तमान उद्देश्यों, या महत्वपूर्ण वोल्टेज अंतर रूपांतरणों के लिए बाहर कर देता है, जब तक कि आपके पास भारी हीट सिंक न हो। वे वोल्टेज को भी बढ़ावा नहीं दे सकते हैं, जिसका अर्थ है कि आप केवल उच्च से निम्न तक जा सकते हैं - थोड़ी निराशा।

निःसंदेह, यदि कोई रैखिक नियामक हमारे उद्देश्य में फिट नहीं बैठता है तो हम हवा में हाथ नहीं उठा रहे हैं। स्विचिंग रेगुलेटर में इनमें से कोई भी नुकसान नहीं है, यही कारण है कि अकेले आपके मोबाइल फोन में इनमें से कुछ दर्जन हैं। वे कहीं अधिक कुशल और हाई-टेक हैं, गर्मी में लगभग कोई शक्ति खोए बिना एक वोल्टेज को दूसरे में परिवर्तित करने में सक्षम हैं। आपको बस एक प्रारंभकर्ता को कुछ हद तक उच्च आवृत्ति पर स्विच करना है!

हालाँकि, कुछ लोगों के लिए, स्विचिंग रेगुलेटर थोड़ा डराने वाला लग सकता है। रैखिक नियामकों की तुलना में उनके पास बोर्ड लेआउट के लिए उच्च मानक होते हैं, और, उन्हें एक प्रारंभकर्ता की आवश्यकता होती है - कभी-कभी, कुछ और घटकों की भी। अकेले इंडक्टर्स कुछ हद तक डराने वाले घटक हैं, जिनमें हमारी अपेक्षा से कुछ अधिक पैरामीटर हैं, और जब आप अपने सर्किट में एक स्विचिंग रेगुलेटर जोड़ने पर विचार कर रहे हों तो आप भ्रमित हो सकते हैं।

अब और नहीं! इस लेख में, मैं आपको स्विचिंग रेगुलेटर की मूल बातें बताऊंगा, युद्ध के किसी भी कोहरे को दूर करूंगा जो आपकी दृष्टि को धुंधला कर सकता है, और आपको दिखाऊंगा कि जब भी आपको आवश्यकता हो तो आप कितनी आसानी से अपने पसंदीदा वोल्टेज पर कुछ अच्छे एम्प प्राप्त कर सकते हैं।

अपने पसंदीदा ढूँढना

ऐसे असंख्य स्विचिंग रेगुलेटर हैं जिनका उपयोग आप कई अलग-अलग उद्देश्यों के लिए कर सकते हैं! उदाहरण के लिए, हिरन रेगुलेटर केवल वोल्टेज को कम कर सकते हैं, बूस्ट रेगुलेटर केवल इसे बढ़ा सकते हैं, जबकि हिरन-बूस्ट दोनों काम कर सकता है, जिससे आपको LiIon पैक से 12V प्राप्त करने की अनुमति मिलती है, जो 10V से 14.4V तक भिन्न होता है। आप दो तरीकों से अपने लिए कुछ स्विचिंग रेगुलेटर मित्र ढूंढ सकते हैं - या तो किसी और के सर्किट से पार्ट नंबर प्राप्त करके, या डिजीकी/माउसर/आदि के माध्यम से जाकर और उनकी पेशकश देखकर।

आप जिन उद्देश्यों के बारे में सोच सकते हैं उनमें से अधिकांश के लिए स्विचिंग नियामक मौजूद हैं। क्या आप 12V को 5V या 3.3V के कुछ एम्प्स में बदलना चाहते हैं? यहां आपके पास ढेर सारे विकल्प हैं! LiIon वोल्टेज से 5V या 3.3V बनाना चाहते हैं? इस सटीक उद्देश्य के लिए नियामकों की एक अच्छी संख्या मौजूद है! एक अत्यंत कम-शक्ति वाला नियामक जो दो AA बैटरियों से आपके ESP3.3 के लिए 8266V उत्पन्न करता है? आपको यह मिला! और, सबसे सरल विकल्प मौजूदा उचित-खुले या सार्वजनिक रूप से दृश्यमान डिज़ाइन से सर्किट उधार लेना है।

उदाहरण के लिए, ढेर सारे अलग-अलग "डीसी-डीसी" बोर्ड हैं जिन्हें आप तुरंत ऑनलाइन पा सकते हैं - अकेले अलीएक्सप्रेस पर, दर्जनों लोकप्रिय डिज़ाइन हैं, और अच्छी संख्या में अधिक अस्पष्ट डिज़ाइन भी हैं। बस "स्टेप-डाउन DC-DC 5V" दर्ज करें, कोई भी कॉन्फ़िगरेशन/वोल्टेज जो आप चाहते हैं, कुछ लिस्टिंग ढूंढें जो वास्तव में सटीक हैं, और देखें कि वे किस चिप का उपयोग कर रहे हैं। क्या आप डेटाशीट ढूंढ सकते हैं? क्या आप इसे आसानी से खरीद सकते हैं? कुछ सूचियाँ वर्तमान मूल्यों के बारे में झूठ बोलती हैं, तो क्या चिप वास्तव में वह उत्पादन कर सकती है जिसकी आपको आवश्यकता है? यदि हां, तो आप तैयार हैं!

बेशक, कई उद्देश्यों के लिए, आप उन मॉड्यूल का पुन: उपयोग कर सकते हैं और अपने स्वयं के डिज़ाइन की तलाश करने के बारे में भी चिंता नहीं कर सकते हैं। हालाँकि, अक्सर, अपना स्वयं का स्विचिंग रेगुलेटर सर्किट बनाने से आपको लाभ मिलेगा - कीमत दोनों में, लेकिन आपके सर्किट की स्थिरता में भी! उदाहरण के लिए, एक खुला रहस्य यह है कि इन मॉड्यूलों में बुरी तरह से अनुकूल इंडक्टर्स होते हैं, या तो सबसे सस्ते हिस्से या बस गलत गणना किए गए मान। अक्सर, आपको आउटपुट करंट को आसमान छूते देखने के लिए केवल प्रारंभ करनेवाला को बदलना पड़ता है, और कुल मिलाकर ताप उत्पादन में भी कमी आती है!

अक्सर, इन मॉड्यूलों पर उपयोग किए जाने वाले स्विचिंग रेगुलेटर आईसी भी सबसे सस्ते चिप्स होते हैं, और मुश्किल से अधिक पैसे के लिए बेहतर आईसी उपलब्ध होते हैं। तो, अपनी पसंदीदा पार्ट्स वेबसाइट - डिजीकी/एलसीएससी/माउसर या किसी अन्य के स्विचिंग रेगुलेटर पार्ट्स पिकर पर जाएं। अपनी वांछित इनपुट और आउटपुट वोल्टेज रेंज डालें, कुछ छूट के साथ अधिकतम करंट, "स्टॉक में" जांचें, कीमत के आधार पर क्रमबद्ध करें, और देखें कि आप $1 से कम में कितनी दूरी तक पहुंच सकते हैं!

हाल ही में मेरे व्यक्तिगत पसंदीदा कुछ अच्छे हैं। PAM2306 एक डुअल-रेल 3.3V/1A बक रेगुलेटर है जो 100% ड्यूटी चक्र करने में सक्षम है, जो LiIon या LiFePO4 बैटरी से सामान को पावर देते समय बहुत मदद करता है। AP63200 अधिकतम 5V से 3.3A पर 2V या 30V कर सकता है, जो मेरे USB-PD शेंगेनियों के लिए आदर्श है! और, पूर्वी मोर्चे पर, SY8089 सामान्य लो-वोल्टेज रेल के लिए एक अच्छा विकल्प है। क्या आपके पास कुछ ऐसे नियामक हैं जिनकी अनुशंसा आप दूसरों को करना चाहेंगे? उन्हें टिप्पणी अनुभाग में हमारे साथ साझा करें!

क्या आपको कोई ऐसी चिप मिली जो आपको पसंद हो? प्रोत्साहित करना! उनमें से अधिकांश को एक प्रारंभकर्ता की आवश्यकता होती है। आइए समय बर्बाद न करें और उनके बारे में जानें।

प्रेरक से मिलें

इंडक्टर्स एक निश्चित तरीके से बने तार के कुंडल होते हैं, जो सही परिस्थितियों में अच्छी मात्रा में विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा संग्रहीत करने में सक्षम होते हैं। वे विपरीत वोल्टेज उत्पन्न करके धारा में परिवर्तन का भी विरोध करते हैं। मुझसे अधिक प्रेरक-प्रेमी कोई आपको इस बारे में बहुत कुछ बता सकता है कि प्रेरक वास्तव में कितने अच्छे हैं, और वे बिल्कुल बहुत अच्छे हैं! और, स्विचिंग रेगुलेटर के उपयोग के लिए, आपको इंडक्टर्स का उपयोग करने के लिए उनके बारे में बहुत कुछ जानने की आवश्यकता नहीं है। आपको यह जानने की आवश्यकता है कि एक स्विचिंग रेगुलेटर चिप एक वोल्टेज को दूसरे में परिवर्तित करने के लिए इन विशेषताओं का उपयोग करता है, और केवल तीन पैरामीटर हैं जिन पर आपको वास्तव में नज़र रखने की आवश्यकता है।

पहला इंडक्शन है, आमतौर पर, यूएच (माइक्रोहेनरी) रेंज में। आपके स्विचिंग रेगुलेटर की डेटाशीट या तो सीधे आपको बताएगी कि कौन सा इंडक्शन वैल्यू उपयुक्त है, शायद उदाहरण योजनाबद्ध या "अनुशंसित पैरामीटर" अनुभाग में, या, यह आपको आवश्यक इंडक्शन की गणना करने के लिए एक सूत्र देगा। यदि यह आपको इन दोनों में से कुछ भी नहीं देता है, तो उन मूल्यों पर गौर करें जो अन्य लोग इस चिप के साथ उपयोग करते हैं, या एक अलग चिप चुनें - अक्सर नहीं, अन्य स्विचिंग नियामक चिप्स होते हैं जिन्हें आप आसानी से उपयोग कर सकते हैं और जो वास्तव में अच्छे होते हैं डाटा शीट।

दूसरा मान डीसी करंट है। फिर से, प्रारंभ करनेवाला चयन के माध्यम से चलते समय बहुत सारी डेटाशीट सीधे आपका हाथ पकड़ लेंगी, और PAM2306 डेटाशीट जो मैं ऊपर दिखा रहा हूं, आपको बताता है कि डीसी करंट आपका अधिकतम करंट प्लस रिपल करंट है, और आप रिपल करंट को 40% मान सकते हैं अधिकतम करंट जो आप चाहते हैं। यदि आप निश्चित रूप से जानना चाहते हैं, तो डेटाशीट अधिक सटीक मान की गणना करने के लिए एक सूत्र देती है, लेकिन आम तौर पर, मैंने जिन डेटाशीट की जांच की है, वे आपको 40-50% जोड़ने के लिए कहती हैं। इसलिए, यदि आप प्रारंभ करनेवाला डीसी करंट को अपने इच्छित अधिकतम करंट से 1.5 गुना बड़ा मानते हैं, तो आप संभवतः गलत नहीं होंगे।

आप एक विशिष्ट पैरामीटर, डीसी प्रतिरोध भी देख सकते हैं। निस्संदेह, जितना कम, उतना बेहतर - ऊष्मा के रूप में कम विद्युत धारा बर्बाद होगी। यह सिर्फ बर्बादी नहीं है - स्विचिंग रेगुलेटर अनुप्रयोगों में जिस प्रकार के इंडक्टर्स का उपयोग किया जाता है, गर्म होने पर उनकी विशेषताएं तेजी से खराब हो जाती हैं। साथ ही, स्विचिंग रेगुलेटर उद्देश्यों के लिए उपयोग किए जाने पर कुछ इंडक्टर्स अपनी सर्वश्रेष्ठ स्थिति में नहीं होते हैं, भले ही वे आंशिक दिखते हों। यहाँ है एक उदाहरण ऐसे प्रेरक का. यह एक पावर रेल फ़िल्टरिंग इंडक्टर है, और यदि आपने इसी पर ध्यान दिया है, तो संभवतः एक पावर इंडक्टर (जिस प्रकार का आप स्विचिंग उद्देश्यों के लिए उपयोग करते हैं) बेहतर विशिष्टताओं के साथ उपलब्ध है जो आपके एप्लिकेशन के लिए बहुत बेहतर फिट है - ऐसा नहीं है कि यह 100% अनुपयोगी है, लेकिन आगे देखने से आपको लाभ होगा।

आइए संक्षेप में बताएं कि प्रारंभ करनेवाला ढूंढना कितना सरल है। तीन पैरामीटर - इंडक्शन, डीसी करंट और डीसी प्रतिरोध। इंडक्शन डेटाशीट में है, डीसी करंट आपका वांछित अधिकतम करंट समय 1.5 देना या लेना है, और तीसरा उतना कम है जितना आप अपने पैसे के लिए जा सकते हैं। साथ ही, जांच लें कि प्रारंभ करनेवाला नियामक अनुप्रयोगों को स्विच करने के लिए उपयुक्त है। क्या आप और अधिक जानना चाहते हैं? यहां कुछ ऐपनोट्स हैं - यहां हैं प्रारंभ करनेवाला पेचीदगियों पर एक वुर्थ ऐपनोट, और स्विचिंग रेगुलेटर की बुनियादी बातों पर एक टीआई ऐपनोट।

अपनी पसंदीदा कंपोनेंट पिकर वेबसाइट पर जाएं - डिजीकी, माउजर, एलसीएससी या कुछ और, - इंडक्शन और डीसी करंट पैरामीटर को इंडक्टर पार्ट पिकर में डालें, अपने पैसे के लिए सबसे अच्छा डीसी प्रतिरोध ढूंढें, और आप तैयार हैं। अरे, आप Aliexpress पर भी इंडक्टर्स पा सकते हैं! वे डीसी करंट/प्रतिरोध मापदंडों को सूचीबद्ध नहीं करते हैं, और डेटाशीट बहुत कम हैं, लेकिन अगर आपको कुछ सरल और सस्ता चाहिए, तो यह टेबल पर है।

एक प्रारंभ करनेवाला मिला? डेटाशीट प्राप्त करें, देखें कि क्या KiCad के पास पहले से ही एक उपयुक्त पदचिह्न है, यदि नहीं, तो बस एक मौजूदा पदचिह्न लें और इसे समायोजित करें, और बस इतना ही। हमें नियामक चिप मिल गई, हमने प्रारंभ करनेवाला चुन लिया, अब एक बोर्ड डिजाइन करने का समय आ गया है!

यदि आप खो जाते हैं

यदि आपके नियामक की डेटाशीट अच्छी है, तो आप पहले से ही तैयार हैं। सबसे अच्छे डेटाशीट एक उदाहरण लेआउट प्रदान करते हैं, आपको दिखाते हैं कि कौन से प्रतिरोधों का उपयोग करना है, किसी भी अतिरिक्त घटक, कैपेसिटर आवश्यकताओं का उल्लेख करते हैं, और आपको वह सब कुछ सिखाते हैं जो आप जानना चाहते हैं।

हालाँकि, सभी डेटाशीट में वह सब कुछ नहीं होता जो आप जानना चाहते हैं। यह बेकार है, लेकिन, इसका मतलब यह नहीं है कि आप इसे पूरा नहीं कर सकते! ध्यान में रखने के लिए केवल कुछ ही पहलू हैं - बोर्ड लेआउट, फीडबैक रेसिस्टर्स, और कोई भी अतिरिक्त घटक जिसकी आपको आवश्यकता हो सकती है। अगली बार, आइए इनके बारे में जानें, और मैं आपको कुछ स्विचिंग रेगुलेटर टिप्स और ट्रिक्स भी दिखाऊंगा!

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