Bytte regulatorer for dummies

Bytte regulatorer for dummies

Tidsstempel: 22. januar 2024 1:00
Kilde node: 3078533

Vi bruker ofte lineære regulatorer i våre design. De er billige og enkle – du setter selve regulatorbrikken på brettet, legger til to kondensatorer og får en spenning. Lineære regulatorer er selvfølgelig ufullkomne – de kan ikke unngå å kaste bort spenningsforskjellen som varme, til å begynne med, noe som rett opp utelukker dem for høystrømsformål, eller betydelige spenningsforskjellskonverteringer, med mindre du har en heftig kjøleribbe til rådighet. De kan heller ikke øke spenningen, noe som betyr at du bare kan gå fra høy til lav – litt av en skuffelse.

Selvfølgelig har vi ikke bare kastet hendene i været hvis en lineær regulator ikke passer til formålet vårt. Bytting av regulatorer har ingen av disse ulempene, og det er derfor mobiltelefonen din alene har noen dusin av disse. De er mye mer effektive og høyteknologiske, i stand til å konvertere en spenning til en annen mens de nesten ikke mister strøm til varme. Alt du trenger å gjøre er å bytte en induktor med en noe høy frekvens!

For noen kan imidlertid bytte av regulatorer se litt skremmende ut. De har en tendens til å ha høyere standarder for kortlayout sammenlignet med lineære regulatorer, og de trenger en induktor - noen ganger noen flere komponenter også. Induktorer alene er noe skremmende komponenter, med en del flere parametere enn vi forventer, og du kan bli forvirret når du ser på å legge til en bytteregulator til kretsen din.

Ikke mer! I denne artikkelen skal jeg gi deg det grunnleggende om bytteregulator, fjerne enhver krigståke som kan skygge synet ditt, og vise deg hvor enkelt du kan få noen få ampere med favorittspenningen din når du trenger det.

Finn favorittene dine

Det er myriader av bytteregulatorer du kan bruke til mange forskjellige formål! For eksempel kan buck-regulatorer bare redusere spenningen, boost-regulatorer kan bare øke den, mens buck-boost kan gjøre begge deler, slik at du kan få for eksempel 12V fra en LiIon-pakke som varierer fra 10V til 14.4V. Det er to måter du kan finne deg selv som bytter regulatorvenner – enten å få delenummer fra andres kretser, eller ved å gå gjennom Digikey/Mouser/etc og se tilbudene deres.

Det finnes bytteregulatorer for de fleste formål du kan tenke deg. Vil du konvertere 12V til noen få ampere på 5V eller 3.3V? Du har massevis av alternativer her! Vil du lage 5V eller 3.3V av LiIon-spenning? Det er en god del regulatorer for akkurat dette formålet! En ekstremt laveffektsregulator som produserer 3.3V for din ESP8266 fra to AA-batterier? Du har det! Og det enkleste mulige alternativet er å låne en krets fra en eksisterende rimelig åpen eller bare offentlig synlig design.

For eksempel er det massevis av forskjellige «DC-DC»-kort du raskt kan finne på nettet – på Aliexpress alene er det dusinvis av populære design, og en god del mer obskure også. Bare skriv inn «step-down DC-DC 5V», hvilken som helst konfigurasjon/spenning du ønsker, finn noen oppføringer som faktisk er nøyaktige, og se hvilken brikke de bruker. Finner du databladet? Kan du kjøpe det enkelt? Noen oppføringer lyver om gjeldende verdier, så kan brikken faktisk produsere det du trenger? I så fall er du klar!

Selvfølgelig, for mange formål, kan du gjenbruke disse modulene og ikke bekymre deg for å lete etter dine egne design. Men som oftest vil det lønne seg å lage din egen bytteregulatorkrets – både i pris, men også i kretsens stabilitet! For eksempel er en åpen hemmelighet at disse modulene har en tendens til å ha dårlig egnede induktorer, enten de billigste delene som er mulig eller bare feilberegnet verdier. Så ofte trenger du bare å bytte ut induktoren for å se utgangsstrømmen skyte i været, og se varmeeffekten reduseres totalt sett også!

Ofte er bytteregulator-IC-ene som brukes på disse modulene, også de billigste brikkene som er mulig, og det er bedre IC-er tilgjengelig for knapt mer penger. Så besøk delevelgeren for bryterregulatorer på din favorittside – Digikey/LCSC/Mouser eller noe annet. Sett inn ønsket inngangs- og utgangsspenningsområder, maksimal strøm med litt spillerom, sjekk "På lager", sorter etter pris, og se hvor langt du kan komme under $1!

Mine personlige favoritter nylig er noen få. PAM2306 er en dual-rail 3.3V/1A buck-regulator i stand til å utføre 100 % driftssyklus, noe som hjelper massevis når man driver ting fra et LiIon- eller LiFePO4-batteri. AP63200 kan gjøre 5V eller 3.3V ved 2A fra så høyt som 30V, noe som er bra for mine USB-PD-skinn! Og på østfronten er SY8089 et godt valg for generelle lavspentskinner. Har du noen regulatorer du vil anbefale til andre? Del dem med oss ​​i kommentarfeltet!

Har du funnet en chip du liker? Jubel! Det overveldende flertallet av dem trenger en induktor. La oss ikke kaste bort tid og lære om dem.

Møt The Inductor

Induktorer er spoler av ledning laget på en bestemt måte, i stand til å lagre en god mengde elektromagnetisk energi under de rette omstendighetene. De motstår også endringer i strøm ved å produsere en motsatt spenning. Noen som er mer induktor-kyndige enn meg kan fortelle deg massevis om hvordan induktorer er seriøst kule, og de er absolutt veldig kule! Og for å bytte regulator trenger du ikke å vite mye om induktorer for å bruke dem. Det du trenger å vite er at en svitsjingsregulatorbrikke bruker disse egenskapene til å konvertere en spenning til en annen, og det er bare tre parametere du virkelig trenger å holde styr på.

Den første er induktans, vanligvis i uH-området (microHenry). Bytteregulatorens datablad vil enten rett opp fortelle deg hvilken induktansverdi som passer godt, kanskje i eksempelskjemaet eller i delen "anbefalte parametere", eller det vil gi deg en formel for å beregne induktansen du trenger. Hvis det ikke gir deg noen av disse to, se nærmere på verdier som andre bruker med denne brikken, eller velg en annen brikke – oftere enn ikke er det andre bytteregulatorbrikker du kan bruke like enkelt og som faktisk har gode dataark.

En annen verdi er likestrøm. Igjen, mange dataark vil rett opp holde hånden din mens du leder deg gjennom induktorvalg, og PAM2306-dataarket jeg viser ovenfor, forteller deg at likestrøm er din maksimale strøm pluss krusningsstrøm, og du kan anta at krusningsstrømmen er 40 % av maksimal strøm du ønsker. Hvis du vil vite det sikkert, gir dataarket en formel for å beregne en mer presis verdi, men generelt, dataarkene jeg har sjekket, forteller deg å legge til 40-50%. Så hvis du velger induktor-likestrøm til å være 1.5 ganger større enn den maksimale strømmen du ønsker, vil du sannsynligvis ikke gå galt.

Du kan også se en spesifikk parameter, DC-motstand. Jo lavere, jo bedre, selvfølgelig – mindre strøm sløses bort som varme. Det er ikke bare avfall, heller - den type induktorer som brukes i vekslende regulatorapplikasjoner, får sine egenskaper raskt forverret når de varmes opp. Noen induktorer er heller ikke på sitt beste når de brukes til å bytte regulatorformål, selv om de ser en del ut. Her er et eksempel av en slik induktor. Dette er en strømskinnefiltrerende induktor, og hvis det var det du snublet over, er det sannsynligvis en strøminduktor (den typen du bruker for bytteformål) tilgjengelig med bedre spesifikasjoner som passer mye bedre for applikasjonen din – ikke at det er 100 % ubrukelig, men du vil ha nytte av å se videre.

La oss oppsummere hvor enkelt det er å finne en induktor. Tre parametere - induktans, likestrøm og likestrømmotstand. Induktans er i dataarket, likestrøm er ønsket maks strøm ganger 1.5 gi eller ta, og tredje er så lavt du kan gå for pengene dine. I tillegg, sjekk at induktoren er egnet for å bytte regulatorapplikasjoner. Ønsker du å lære mer? Her er noen appnotes – her er en Wurth-anmerkning om induktorforviklinger, og en TI-anmerkning om grunnleggende funksjoner for bytte av regulator.

Gå til favorittnettstedet for komponentvelger – Digikey, Mouser, LCSC eller noe annet, – legg inn induktans- og likestrømparametrene i induktordelvelgeren, finn den beste DC-motstanden for pengene dine, og du er klar. Helvete, du kan til og med finne induktorer på Aliexpress! De pleier ikke å liste likestrøm-/motstandsparametere, og databladene er få og langt mellom, men hvis du trenger noe enkelt og billig, er det på bordet.

Har du funnet en induktor? Få dataarket, se om KiCad allerede har et passende fotavtrykk, hvis ikke, bare ta et eksisterende fotavtrykk og juster det, og det er det. Vi har regulatorbrikken, vi har valgt induktoren, nå er det på tide å designe et brett!

I tilfelle du går deg vill

Hvis databladet til regulatoren din er bra, er du allerede klar. De beste databladene gir et eksempeloppsett, viser deg hvilke motstander du skal bruke, nevner eventuelle ekstra komponenter, kondensatorkrav og lærer deg alt annet du kan ønske å vite.

Ikke alle dataarkene inneholder alt du ønsker å vite. Det er en bummer, men det betyr ikke at du ikke kan få det til! Det er bare noen få aspekter å tenke på – kortlayout, tilbakemeldingsmotstander og eventuelle ekstra komponenter du måtte trenge. Neste gang, la oss gå gjennom disse, så skal jeg vise deg noen tips og triks for bytteregulator også!

Tidstempel:

Mer fra Hack en dag