Mengganti Regulator Untuk Dummies

Mengganti Regulator Untuk Dummies

Stempel Waktu: 22 Januari 2024 1:00
Node Sumber: 3078533

Kami sering menggunakan regulator linier dalam desain kami. Harganya murah dan sederhana – Anda memasang chip regulator itu sendiri di papan, menambahkan dua kapasitor, dan mendapatkan tegangan. Regulator linier tentu saja tidak sempurna – mereka tidak bisa tidak menyia-nyiakan perbedaan voltase sebagai panas, yang tidak termasuk mereka untuk tujuan arus tinggi, atau konversi perbedaan voltase yang signifikan, kecuali Anda memiliki heatsink yang besar dan kuat. Mereka juga tidak dapat meningkatkan voltase, yang berarti Anda hanya dapat beralih dari tinggi ke rendah – sedikit mengecewakan.

Tentu saja, kami tidak akan menyerah begitu saja jika regulator linier tidak sesuai dengan tujuan kami. Switching regulator tidak memiliki satu pun kelemahan tersebut, itulah sebabnya ponsel Anda sendiri memiliki beberapa lusin kelemahan tersebut. Mereka jauh lebih efisien dan berteknologi tinggi, mampu mengubah satu voltase menjadi voltase lain dan hampir tidak kehilangan daya menjadi panas. Yang perlu Anda lakukan hanyalah mengganti induktor pada frekuensi yang agak tinggi!

Namun, bagi sebagian orang, peralihan regulator mungkin terlihat sedikit menakutkan. Mereka cenderung memiliki standar tata letak papan yang lebih tinggi dibandingkan dengan regulator linier, dan, mereka memerlukan induktor – terkadang, beberapa komponen juga. Induktor sendiri merupakan komponen yang agak mengintimidasi, dengan parameter yang lebih banyak dari yang kita harapkan, dan Anda mungkin akan bingung saat mempertimbangkan untuk menambahkan regulator switching ke sirkuit Anda.

Tidak lagi! Pada artikel ini, saya akan memberi Anda dasar-dasar regulator switching, menghilangkan kabut perang yang mungkin mengaburkan visi Anda, dan menunjukkan betapa mudahnya Anda bisa mendapatkan beberapa ampli pada voltase favorit Anda kapan pun Anda membutuhkannya.

Menemukan Favorit Anda

Ada banyak sekali regulator switching yang dapat Anda gunakan untuk berbagai tujuan berbeda! Misalnya, regulator buck hanya dapat menurunkan tegangan, regulator boost hanya dapat meningkatkannya, sedangkan buck-boost dapat melakukan keduanya, memungkinkan Anda mendapatkan, katakanlah, 12V dari paket LiIon yang bervariasi dari 10V hingga 14.4V. Ada dua cara Anda dapat menemukan teman-teman regulator switching – mendapatkan nomor bagian dari sirkuit orang lain, atau dengan melalui Digikey/Mouser/dll dan melihat penawaran mereka.

Ada regulator peralihan untuk sebagian besar tujuan yang dapat Anda pikirkan. Ingin mengubah 12V menjadi beberapa amp 5V atau 3.3V? Anda punya banyak pilihan di sini! Ingin membuat tegangan 5V atau 3.3V dari LiIon? Ada banyak regulator untuk tujuan ini! Regulator berdaya sangat rendah yang menghasilkan 3.3V untuk ESP8266 Anda dari dua baterai AA? Anda mengerti! Dan, pilihan yang paling sederhana adalah meminjam sirkuit dari desain yang sudah ada dan cukup terbuka atau hanya terlihat oleh publik.

Misalnya, ada banyak sekali papan “DC-DC” berbeda yang dapat Anda temukan dengan cepat secara online – di Aliexpress saja, ada lusinan desain populer, dan banyak juga desain yang tidak dikenal. Cukup masukkan “step-down DC-DC 5V”, konfigurasi/tegangan apa pun yang Anda inginkan, temukan beberapa daftar yang benar-benar akurat, dan lihat chip mana yang mereka gunakan. Bisakah Anda menemukan lembar datanya? Bisakah Anda membelinya dengan mudah? Beberapa listingan berbohong tentang nilai saat ini, jadi, bisakah chip tersebut benar-benar menghasilkan apa yang Anda butuhkan? Jika ya, Anda sudah siap!

Tentu saja, untuk berbagai tujuan, Anda dapat menggunakan kembali modul-modul tersebut dan tidak perlu khawatir bahkan mencari desain sendiri. Namun, sering kali, membuat rangkaian regulator switching sendiri akan membuahkan hasil – baik dari segi harga, tetapi juga stabilitas sirkuit Anda! Misalnya, rahasia umum adalah bahwa modul-modul ini cenderung memiliki induktor yang tidak sesuai, baik komponen yang paling murah atau hanya nilai yang salah perhitungan. Seringkali, Anda hanya perlu mengganti induktor untuk melihat arus keluaran meroket, dan melihat keluaran panas menurun secara keseluruhan juga!

Seringkali, IC pengatur switching yang digunakan pada modul ini, juga merupakan chip termurah, dan tersedia IC yang lebih baik dengan harga yang lebih mahal. Jadi, kunjungi pemilih suku cadang regulator switching di situs web suku cadang favorit Anda – Digikey/LCSC/Mouser atau apa pun. Masukkan rentang tegangan masukan dan keluaran yang Anda inginkan, arus maksimum dengan sedikit kelonggaran, centang “Stok”, urutkan berdasarkan harga, dan lihat seberapa jauh Anda bisa mendapatkan di bawah $1!

Favorit pribadi saya baru-baru ini sedikit. PAM2306 adalah regulator buck rel ganda 3.3V/1A yang mampu melakukan siklus kerja 100%, yang sangat membantu saat memberi daya pada barang dari baterai LiIon atau LiFePO4. AP63200 dapat menghasilkan 5V atau 3.3V pada 2A dari setinggi 30V, yang sangat cocok untuk kejahatan USB-PD saya! Dan, di bagian depan Timur, SY8089 adalah pilihan yang baik untuk rel tegangan rendah secara umum. Punya beberapa regulator yang Anda rekomendasikan kepada orang lain? Bagikan dengan kami di bagian komentar!

Menemukan chip yang Anda suka? Bersulang! Mayoritas dari mereka membutuhkan induktor. Jangan buang waktu dan pelajari hal itu.

Temui Induktor

Induktor adalah gulungan kawat yang dibuat dengan cara tertentu, mampu menyimpan sejumlah energi elektromagnetik dalam kondisi yang tepat. Mereka juga menolak perubahan arus dengan menghasilkan tegangan yang berlawanan. Seseorang yang lebih paham tentang induktor daripada saya dapat memberi tahu Anda banyak hal tentang betapa kerennya induktor, dan mereka benar-benar sangat keren! Dan, untuk penggunaan regulator switching, Anda tidak perlu tahu banyak tentang induktor untuk menggunakannya. Apa yang perlu Anda ketahui adalah bahwa chip pengatur switching memanfaatkan karakteristik ini untuk mengubah satu tegangan menjadi tegangan lainnya, dan hanya ada tiga parameter yang benar-benar perlu Anda pantau.

Yang pertama adalah induktansi, biasanya dalam rentang uH (microHenry). Lembar data regulator switching Anda akan langsung memberi tahu Anda nilai induktansi mana yang sesuai, mungkin dalam contoh skema atau di bagian “parameter yang direkomendasikan”, atau, ini akan memberi Anda rumus untuk menghitung induktansi yang Anda perlukan. Jika tidak memberikan salah satu dari keduanya, lihat nilai yang digunakan orang lain dengan chip ini, atau pilih chip yang berbeda – lebih sering daripada tidak, ada chip pengatur switching lain yang dapat Anda gunakan dengan mudah dan yang benar-benar bagus. lembar data.

Nilai lainnya adalah arus DC. Sekali lagi, banyak lembar data akan langsung memegang tangan Anda saat memandu Anda melalui pemilihan induktor, dan lembar data PAM2306 yang saya tunjukkan di atas, memberi tahu Anda bahwa arus DC adalah arus maksimum ditambah arus riak, dan Anda dapat mengasumsikan arus riak menjadi 40% arus maksimum yang Anda inginkan. Jika Anda ingin tahu pasti, datasheet memberikan rumus untuk menghitung nilai yang lebih tepat, tetapi secara umum, datasheet yang saya periksa, meminta Anda untuk menambahkan 40-50%. Jadi, jika Anda memilih arus DC induktor 1.5 kali lebih besar dari arus maksimal yang Anda inginkan, kemungkinan besar Anda tidak akan salah.

Anda mungkin juga melihat parameter tertentu, resistansi DC. Semakin rendah, tentu saja semakin baik – semakin sedikit arus yang terbuang sebagai panas. Bukan hanya pemborosan – jenis induktor yang digunakan dalam aplikasi regulator switching mempunyai karakteristik yang cepat memburuk ketika memanas. Selain itu, beberapa induktor tidak dalam kondisi terbaiknya saat digunakan untuk tujuan regulator switching, meskipun terlihat seperti itu. Ini dia contoh dari induktor seperti itu. Ini adalah induktor pemfilteran rel daya, dan jika itu yang Anda temukan, kemungkinan ada induktor daya (jenis yang Anda gunakan untuk tujuan peralihan) tersedia dengan spesifikasi lebih baik yang jauh lebih sesuai untuk aplikasi Anda – bukan berarti itu 100% tidak dapat digunakan, tetapi Anda akan mendapat manfaat dengan melihat lebih jauh.

Mari kita simpulkan betapa sederhananya menemukan induktor. Tiga parameter – induktansi, arus DC, dan resistansi DC. Induktansi ada di lembar data, arus DC adalah arus maks yang Anda inginkan dikalikan 1.5 memberi atau menerima, dan arus ketiga adalah serendah yang Anda bisa untuk uang Anda. Selain itu, periksa apakah induktor cocok untuk aplikasi regulator switching. Ingin mempelajari lebih lanjut? Ini beberapa catatan tambahan – ini catatan Wurth tentang seluk-beluk induktor, dan catatan TI tentang dasar-dasar peralihan regulator.

Kunjungi situs web pemilih komponen favorit Anda – Digikey, Mouser, LCSC atau apa pun, – masukkan parameter induktansi dan arus DC ke dalam pemilih komponen induktor, temukan resistansi DC terbaik untuk uang Anda, dan Anda sudah siap. Sial, Anda bahkan dapat menemukan induktor di Aliexpress! Mereka cenderung tidak mencantumkan parameter arus/resistansi DC, dan lembar datanya sedikit dan jarang, tetapi jika Anda memerlukan sesuatu yang sederhana dan murah, itu ada di meja.

Menemukan induktor? Dapatkan datasheetnya, lihat apakah KiCad sudah memiliki tapak yang sesuai, jika belum, ambil saja tapak yang ada dan sesuaikan, selesai. Kita sudah mendapatkan chip regulator, kita sudah memilih induktornya, sekarang saatnya mendesain papan!

Jika Anda Tersesat

Jika lembar data regulator Anda bagus, Anda sudah siap. Lembar data terbaik memberikan contoh tata letak, menunjukkan resistor mana yang akan digunakan, menyebutkan komponen tambahan, persyaratan kapasitor, dan mengajari Anda segala hal lain yang ingin Anda ketahui.

Namun, tidak semua lembar data berisi semua yang ingin Anda ketahui. Memang menyedihkan, tapi bukan berarti Anda tidak bisa menyelesaikannya! Hanya ada beberapa aspek yang perlu diperhatikan – tata letak papan, resistor umpan balik, dan komponen tambahan apa pun yang mungkin Anda perlukan. Lain kali, mari kita bahas ini, dan saya juga akan menunjukkan beberapa tips & trik mengganti regulator!

Stempel Waktu:

Lebih dari Hack Sehari