Szabályozók kapcsolása bábukhoz

Szabályozók kapcsolása bábukhoz

Időbélyeg: 22. január 2024. 1:00
Forrás csomópont: 3078533

Terveinkben gyakran használunk lineáris szabályozókat. Olcsóak és egyszerűek – magát a szabályozó chipet helyezi a táblára, ad hozzá két kondenzátort, és kap egy feszültséget. A lineáris szabályozók természetesen tökéletlenek – nem tehetik meg, hogy a feszültségkülönbséget hőként pazarolják, kezdetben, ami egyenesen kizárja őket a nagyáramú célokra vagy a jelentős feszültségkülönbség-átalakításokra, hacsak nincs kéznél egy jókora hűtőborda. Ezenkívül nem tudják növelni a feszültséget, ami azt jelenti, hogy csak magasról lehet alacsonyra menni – ez egy kis csalódás.

Természetesen nem csak a kezünket emeltük a levegőbe, ha egy lineáris szabályozó nem felel meg a célunknak. A kapcsoló szabályozóknak nincs ilyen hátránya, ezért önmagában a mobiltelefonján van néhány tucat ilyen. Sokkal hatékonyabbak és csúcstechnológiásak, képesek az egyik feszültséget a másikra átalakítani, miközben alig veszítenek energiát hővé. Csak annyit kell tennie, hogy egy induktort kissé magas frekvencián kapcsoljon!

Egyesek számára azonban a szabályozók váltása kissé ijesztőnek tűnhet. Általában magasabb követelményeket támasztanak a kártyaelrendezéssel kapcsolatban, mint a lineáris szabályozók, és szükségük van induktorra – néha még néhány alkatrészre is. Az induktorok önmagukban némileg megfélemlítő alkatrészek, jóval több paraméterrel, mint amire számítottunk, és összezavarodhat, amikor egy kapcsolási szabályozót szeretne hozzáadni az áramkörhöz.

Nem több! Ebben a cikkben bemutatom a kapcsolási szabályozó alapjait, eltávolítom a háborús ködöt, amely elhomályosíthatja a látást, és megmutatom, milyen könnyen szerezhet be jó pár ampert kedvenc feszültségén, amikor csak szüksége van rá.

Kedvenceid megtalálása

Számtalan kapcsolószabályzó létezik, amelyeket sokféle célra használhat! Például a buck szabályozók csak csökkenthetik a feszültséget, a boost szabályozók csak növelhetik, míg a buck-boost mindkettőt, lehetővé téve, hogy mondjuk 12 V-ot kapjon egy LiIon csomagból, amely 10 V és 14.4 V között változik. Kétféleképpen találhat magának néhány kapcsolószabályzó barátot – vagy szerzi be a cikkszámokat valaki más áramköreiből, vagy ha átmegy a Digikey/Mouser/stb. oldalra, és megtekinti a kínálatukat.

Vannak kapcsoló szabályozók a legtöbb célra, amire gondolhat. A 12 V-ot szeretné átalakítani néhány amper 5 V-ra vagy 3.3 V-ra? Rengeteg lehetőséged van itt! 5 V-ot vagy 3.3 V-ot szeretne létrehozni a LiIon feszültségből? Nagyon sok szabályozó létezik erre a célra! Rendkívül alacsony fogyasztású szabályozó, amely 3.3 V-ot termel az ESP8266-hoz két AA elemről? Megcsináltad! És a lehető legegyszerűbb megoldás egy áramkör kölcsönzése egy meglévő, ésszerűen nyitott vagy csak nyilvánosan látható tervből.

Például rengeteg különféle „DC-DC” kártya található, amelyeket gyorsan megtalálhat az interneten – egyedül az Aliexpressen több tucat népszerű dizájn található, és jó néhány homályosabb is. Egyszerűen írja be a „step-down DC-DC 5V” kifejezést, bármilyen konfigurációt/feszültséget, keressen néhány listát, amelyek valóban pontosak, és nézze meg, melyik chipet használják. Megtalálod az adatlapot? Könnyen meg lehet vásárolni? Egyes listák az aktuális értékeket hazudják, szóval, a chip valóban azt tudja termelni, amire szüksége van? Ha igen, készen állsz!

Természetesen számos célra felhasználhatja ezeket a modulokat, és nem kell aggódnia amiatt, hogy saját terveit keresse. Leggyakrabban azonban megtérül a saját kapcsolási szabályozó áramkör elkészítése – mind az árban, mind az áramkör stabilitásában is! Például nyílt titok, hogy ezekben a modulokban általában rosszul illeszkednek az induktorok, vagy a lehető legolcsóbb alkatrészek, vagy csak rosszul számított értékek. Gyakran csak az induktort kell cserélni, hogy a kimeneti áram az egekbe szökjön, és a hőteljesítmény is csökkenjen.

Gyakran az ezeken a modulokon használt kapcsolószabályozó IC-k a lehető legolcsóbb chipek is, és alig több pénzért kaphatók jobb IC-k. Tehát látogasson el kedvenc alkatrész-webhelye – Digikey/LCSC/Mouser vagy bármi más – kapcsolószabályzó-alkatrész-válogatójába. Adja meg a kívánt bemeneti és kimeneti feszültségtartományokat, a maximális áramerősséget némi mozgástérrel, jelölje be a „Raktáron”, rendezze ár szerint, és nézze meg, meddig juthat 1 dollár alatt!

Személyes kedvenceim mostanában jó pár. A PAM2306 egy kétsínes, 3.3 V/1 A-es feszültségszabályozó, amely 100%-os terhelhetőséget képes teljesíteni, és sokat segít, ha LiIon vagy LiFePO4 akkumulátorról táplálja a dolgokat. Az AP63200 képes 5 V-ot vagy 3.3 V-ot 2A-en teljesíteni, akár 30 V-ról is, ami az USB-PD-szenvedélyeimnek megfelelő! A keleti fronton pedig az SY8089 jó választás az általános kisfeszültségű sínekhez. Vannak olyan szabályozók, amelyeket ajánlana másoknak? Oszd meg őket velünk a megjegyzés rovatban!

Talált egy chipet, ami tetszik? Egészségére! Túlnyomó többségüknek szüksége van induktorra. Ne vesztegessük az időt, és tanuljunk ezekről.

Ismerje meg az Induktort

Az induktorok meghatározott módon készült huzaltekercsek, amelyek megfelelő körülmények között jó mennyiségű elektromágneses energiát képesek tárolni. Ellentétes feszültséget állítva elő az áramváltozásoknak is. Valaki, aki nálam jártasabb az induktivitásban, sokat tudna mesélni arról, hogy az induktorok mennyire menők, és tényleg nagyon menők! A szabályozó kapcsolási használatához pedig nem kell sokat tudnia az induktorokról, hogy használni tudja őket. Amit tudnia kell, az az, hogy a kapcsolási szabályozó chip ezeket a jellemzőket használja fel az egyik feszültség másikká alakítására, és csak három paramétert kell igazán nyomon követnie.

Az első az induktivitás, általában uH (mikroHenry) tartományban. A kapcsolási szabályozó adatlapja vagy egyenesen közli, hogy melyik induktivitás érték a megfelelő, esetleg a példavázlatban vagy az „ajánlott paraméterek” részben, vagy ad egy képletet a szükséges induktivitás kiszámításához. Ha a kettő közül egyiket sem adja meg, nézze meg azokat az értékeket, amelyeket mások ezzel a chippel használnak, vagy válasszon másik chipet – gyakran vannak más kapcsolószabályozó chipek, amelyeket ugyanolyan egyszerűen használhat, és amelyek valójában jók. adatlapokat.

Egy másik érték az egyenáram. Ismét sok adatlap fogja egyenesen a kezét, miközben végigvezeti az induktor kiválasztásán, és a fent bemutatott PAM2306 adatlap azt mondja, hogy az egyenáram a maximális áram plusz a hullámos áram, és feltételezhető, hogy a hullámosság 40%-a. a kívánt maximális áramerősség. Ha biztosra akarsz tudni, az adatlap ad egy képletet a pontosabb érték kiszámításához, de általában az általam ellenőrzött adatlapok azt mondják, hogy 40-50%-ot adj hozzá. Tehát, ha az induktor egyenáramát 1.5-szer nagyobbnak választja, mint a kívánt maximális áramerősség, valószínűleg nem fog rosszul.

Előfordulhat, hogy egy adott paramétert is láthat, az egyenáramú ellenállást. Minél alacsonyabb, annál jobb, természetesen – kevesebb áramot veszítenek hőként. Ez sem csak pazarlás – a kapcsolási szabályozó alkalmazásokban használt induktorok jellemzői gyorsan romlanak, amikor felmelegszenek. Ezenkívül egyes induktorok nem a legjobbak, ha szabályozó kapcsolási célokra használják, még akkor sem, ha az alkatrésznek látszanak. Itt van egy példa egy ilyen induktorból. Ez egy tápsínszűrős induktor, és ha erre bukkant, valószínűleg van egy teljesítményinduktor (amit kapcsolási célokra használ) jobb specifikációkkal, amely sokkal jobban illeszkedik az alkalmazáshoz – nem mintha 100%-ban használhatatlan lenne, de hasznodra válik, ha tovább nézel.

Foglaljuk össze, milyen egyszerű az induktor megtalálása. Három paraméter – induktivitás, egyenáram és egyenáramú ellenállás. Az induktivitás szerepel az adatlapon, az egyenáram a kívánt maximális áram szorzata 1.5 ad vagy vesz, a harmadik pedig olyan alacsony, amennyire csak el lehet menni. Ezenkívül ellenőrizze, hogy az induktor alkalmas-e a szabályozó kapcsoló alkalmazásokhoz. Szeretne többet megtudni? Íme néhány megjegyzés – íme Wurth-feljegyzés az induktivitás bonyolultságáról, és a egy TI-melléklet a kapcsolási szabályozó alapjairól.

Látogasson el kedvenc alkatrészválasztó webhelyére – Digikey, Mouser, LCSC vagy bármi más –, adja meg az induktivitás és az egyenáram paramétereit az induktor alkatrészválasztóba, keresse meg a legjobb egyenáramú ellenállást pénzéért, és már kész is. A pokolba is, még induktorokat is találhatsz az Aliexpressen! Egyenáram/ellenállás paramétereket nem szoktak felsorolni, az adatlapok pedig kevés, de ha valami egyszerű és olcsó kell, az ott van a táblázaton.

Talált induktort? Szerezd meg az adatlapot, nézd meg, hogy a KiCad rendelkezik-e már megfelelő lábnyommal, ha nincs, csak vegyél egy meglévő lábnyomot és állítsd be, és kész. Megvan a szabályozó chip, kiválogattuk az induktort, itt az ideje egy tábla tervezésének!

Arra az esetre, ha eltévedne

Ha a szabályozó adatlapja jó, akkor már be van állítva. A legjobb adatlapok elrendezési példát mutatnak be, megmutatják, mely ellenállásokat kell használni, megemlítik az esetleges extra komponenseket, a kondenzátorkövetelményeket, és megtanítanak minden másra, amit tudni szeretnél.

Azonban nem minden adatlap tartalmaz mindent, amit tudni szeretne. Botrány, de ez nem jelenti azt, hogy nem tudod megcsinálni! Csak néhány szempontot kell figyelembe venni – a kártya elrendezését, a visszacsatoló ellenállásokat és az esetlegesen szükséges kiegészítő alkatrészeket. Legközelebb nézzük meg ezeket, és mutatok néhány kapcsolási szabályozó tippet és trükköt is!

Időbélyeg:

Még több Hack A Day