Przełączanie regulatorów dla manekinów

Przełączanie regulatorów dla manekinów

Znacznik czasu: 22 stycznia 2024 1:00
Węzeł źródłowy: 3078533

W naszych konstrukcjach często stosujemy regulatory liniowe. Są tanie i proste – wkładasz sam układ regulatora na płytkę, dodajesz dwa kondensatory i uzyskujesz napięcie. Stabilizatory liniowe są oczywiście niedoskonałe – na początek nie mogą powstrzymać się od marnowania różnicy napięć w postaci ciepła, co z góry wyklucza ich wykorzystanie do celów wysokoprądowych lub konwersji znacznych różnic napięcia, chyba że masz pod ręką mocny radiator. Nie mogą również zwiększać napięcia, co oznacza, że ​​można przejść tylko z wysokiego na niski – trochę rozczarowujące.

Oczywiście nie tylko podnosiliśmy ręce w górę, jeśli regulator liniowy nie pasował do naszego celu. Regulatory przełączające nie mają żadnej z tych wad, dlatego sam Twój telefon komórkowy ma ich kilkadziesiąt. Są o wiele bardziej wydajne i zaawansowane technologicznie, są w stanie przekształcić jedno napięcie w drugie, nie tracąc prawie żadnej mocy na ciepło. Wszystko, co musisz zrobić, to przełączyć cewkę indukcyjną na nieco wysoką częstotliwość!

Jednak dla niektórych przełączanie regulatorów może wydawać się nieco onieśmielające. Mają zazwyczaj wyższe standardy dotyczące układu płytki w porównaniu do regulatorów liniowych i rzeczywiście potrzebują cewki indukcyjnej – czasami także kilku dodatkowych elementów. Same cewki indukcyjne są komponentami nieco zastraszającymi, z kilkoma parametrami większymi, niż byśmy się spodziewali, i możesz się zdezorientować, zastanawiając się nad dodaniem regulatora przełączającego do swojego obwodu.

Już nie! W tym artykule przedstawię podstawy regulatorów przełączających, rozwieję mgłę wojny, która może przesłaniać Ci wzrok, i pokażę, jak łatwo możesz uzyskać dobre kilka amperów przy ulubionym napięciu, kiedy tylko tego potrzebujesz.

Znajdowanie ulubionych

Istnieje niezliczona ilość regulatorów przełączających, których można używać do wielu różnych celów! Na przykład regulatory obniżające napięcie mogą jedynie zmniejszać napięcie, regulatory podwyższające mogą je tylko zwiększać, podczas gdy regulatory obniżające mogą wykonywać jedno i drugie, pozwalając uzyskać, powiedzmy, 12 V z pakietu LiIon, które waha się od 10 V do 14.4 V. Istnieją dwa sposoby na znalezienie przyjaciół zajmujących się regulatorami przełączającymi — albo uzyskując numery części z obwodów innej osoby, albo przeglądając Digikey/Mouser/itp. i przeglądając ich ofertę.

Istnieją regulatory przełączające do większości celów, o jakich można pomyśleć. Chcesz przekonwertować 12 V na kilka amperów 5 V lub 3.3 V? Masz tutaj mnóstwo opcji! Chcesz uzyskać napięcie 5 V lub 3.3 V z napięcia LiIon? Istnieje wiele regulatorów przeznaczonych właśnie do tego celu! Stabilizator o wyjątkowo małej mocy, który wytwarza napięcie 3.3 V dla ESP8266 z dwóch baterii AA? Masz to! Najprostszą możliwą opcją jest pożyczenie obwodu z istniejącego, w miarę otwartego lub po prostu publicznie widocznego projektu.

Na przykład, istnieje mnóstwo różnych płytek „DC-DC”, które można szybko znaleźć w Internecie – na samym Aliexpress znajdziesz dziesiątki popularnych projektów, a także sporo mniej znanych. Po prostu wpisz „step-down DC-DC 5V”, dowolną konfigurację/napięcie, znajdź kilka rzeczywiście dokładnych zestawień i zobacz, jakiego chipa używają. Czy możesz znaleźć arkusz danych? Czy można to bez problemu kupić? Niektóre wykazy kłamią na temat aktualnych wartości, więc czy chip może faktycznie wyprodukować to, czego potrzebujesz? Jeśli tak, jesteś gotowy!

Oczywiście do wielu celów możesz ponownie wykorzystać te moduły, nie martwiąc się nawet o szukanie własnych projektów. Najczęściej jednak wykonanie własnego obwodu regulatora przełączającego opłaci się – zarówno pod względem ceny, jak i stabilności obwodu! Na przykład tajemnicą poliszynela jest to, że moduły te mają zwykle źle dopasowane cewki indukcyjne, albo najtańsze możliwe części, albo po prostu błędnie obliczone wartości. Często wystarczy wymienić cewkę indukcyjną, aby prąd wyjściowy gwałtownie wzrósł i ogólnie spadła moc cieplna!

Często układy scalone regulatora przełączającego stosowane w tych modułach są jednocześnie najtańszymi możliwymi układami, a dostępne są lepsze układy scalone za niewiele większe pieniądze. Odwiedź więc sekcję części do regulatorów przełączających na swojej ulubionej stronie z częściami – Digikey/LCSC/Mouser lub cokolwiek innego. Podaj żądane zakresy napięcia wejściowego i wyjściowego, maksymalny prąd z pewną swobodą, zaznacz „W magazynie”, posortuj według ceny i zobacz, jak daleko możesz zajść poniżej 1 dolara!

Ostatnio jest kilka moich ulubionych. PAM2306 to dwuszynowy regulator buck 3.3 V/1 A, który może wykonać 100% cykl pracy, co jest bardzo przydatne podczas zasilania urządzeń z akumulatora LiIon lub LiFePO4. AP63200 może wytwarzać napięcie 5 V lub 3.3 V przy 2 A od nawet 30 V, co jest świetne w przypadku moich maniaków USB-PD! Na froncie wschodnim SY8089 jest dobrym wyborem do ogólnych szyn niskiego napięcia. Masz jakieś regulatory, które poleciłbyś innym? Podziel się nimi z nami w sekcji komentarzy!

Znalazłeś chip, który Ci się podoba? Dzięki! Zdecydowana większość z nich potrzebuje cewki indukcyjnej. Nie traćmy czasu i dowiedzmy się o nich.

Poznaj induktora

Cewki indukcyjne to cewki z drutu wykonane w określony sposób, zdolne do magazynowania dużej ilości energii elektromagnetycznej w odpowiednich warunkach. Opierają się również zmianom prądu, wytwarzając przeciwne napięcie. Ktoś bardziej obeznany z cewkami ode mnie mógłby ci wiele powiedzieć o tym, że cewki indukcyjne są naprawdę fajne i absolutnie są bardzo fajne! A do stosowania regulatora przełączającego nie trzeba dużo wiedzieć o cewkach indukcyjnych, aby z nich korzystać. Musisz wiedzieć, że układ regulatora przełączającego wykorzystuje te cechy do konwersji jednego napięcia na drugie, a tak naprawdę są tylko trzy parametry, o których musisz pamiętać.

Pierwszym z nich jest indukcyjność, zwykle w zakresie uH (microHenry). Arkusz danych regulatora przełączającego albo od razu poinformuje Cię, która wartość indukcyjności jest odpowiednia, może na przykładowym schemacie lub w sekcji „zalecane parametry”, albo poda wzór do obliczenia potrzebnej indukcyjności. Jeśli nie oferuje żadnego z tych dwóch, sprawdź wartości, których inni używają z tym chipem, lub wybierz inny chip - najczęściej istnieją inne chipy regulatora przełączania, których możesz używać równie łatwo i które faktycznie mają dobre Arkusze danych.

Inną wartością jest prąd stały. Ponownie, wiele arkuszy danych będzie trzymać cię za rękę podczas wyboru cewki indukcyjnej, a arkusz danych PAM2306, który pokazuję powyżej, mówi, że prąd stały to maksymalny prąd plus prąd tętnienia i możesz założyć, że prąd tętnienia wynosi 40% maksymalnego prądu, jaki chcesz. Jeśli chcesz mieć pewność, arkusz danych zawiera wzór umożliwiający obliczenie bardziej precyzyjnej wartości, ale ogólnie arkusze danych, które sprawdziłem, zalecają dodanie 40-50%. Jeśli więc wybierzesz prąd stały cewki indukcyjnej 1.5 razy większy niż żądany maksymalny prąd, prawdopodobnie się nie pomylisz.

Możesz także zobaczyć konkretny parametr, rezystancję DC. Im niższa, tym oczywiście lepiej – mniej prądu marnowanego w postaci ciepła. To nie tylko marnotrawstwo – cewki stosowane w zastosowaniach z regulatorami przełączającymi mają swoje właściwości, które szybko się pogarszają, gdy się nagrzewają. Ponadto niektóre cewki indukcyjne nie sprawdzają się najlepiej, gdy są używane do celów regulatora przełączającego, nawet jeśli wyglądają na część. Oto przykład takiego induktora. Jest to cewka filtrująca szynę zasilającą i jeśli natknąłeś się na nią, prawdopodobnie dostępna jest cewka mocy (taka, której używasz do przełączania) o lepszych specyfikacjach, która znacznie lepiej pasuje do Twojej aplikacji – nie to, że jest w 100% bezużyteczny, ale odniesiesz korzyść, jeśli spojrzysz dalej.

Podsumujmy, jak łatwo jest znaleźć cewkę indukcyjną. Trzy parametry – indukcyjność, prąd stały i rezystancja DC. Indukcyjność jest podana w arkuszu danych, prąd stały to pożądany maksymalny prąd pomnożony przez 1.5 lub XNUMX, a trzeci to tak niska wartość, jak tylko możesz za swoje pieniądze. Ponadto sprawdź, czy cewka indukcyjna nadaje się do zastosowań z regulatorem przełączającym. Chcesz dowiedzieć się więcej? Oto kilka przypisów – oto notatka Wurtha na temat zawiłości cewki indukcyjnej, i notatka TI dotycząca podstaw regulatorów przełączających.

Przejdź do swojej ulubionej strony internetowej z selektorem komponentów – Digikey, Mouser, LCSC lub cokolwiek innego – wprowadź parametry indukcyjności i prądu stałego do selektora części cewki indukcyjnej, znajdź najlepszą rezystancję DC w swojej cenie i gotowe. Do diabła, cewki indukcyjne można znaleźć nawet na Aliexpress! Zwykle nie podają parametrów prądu/rezystancji prądu stałego, a arkuszy danych jest niewiele, ale jeśli potrzebujesz czegoś prostego i taniego, jest to na stole.

Znalazłeś cewkę indukcyjną? Zdobądź arkusz danych, sprawdź, czy KiCad ma już odpowiedni ślad, jeśli nie, po prostu weź istniejący ślad i dostosuj go, i to wszystko. Mamy chip regulatora, wybraliśmy cewkę indukcyjną, teraz czas zaprojektować płytkę!

Na wypadek zgubienia się

Jeśli arkusz danych regulatora jest dobry, wszystko jest już gotowe. Najlepsze arkusze danych zawierają przykładowy układ, pokazują, jakich rezystorów użyć, wspominają o wszelkich dodatkowych komponentach, wymaganiach dotyczących kondensatorów i uczą wszystkiego, co chciałbyś wiedzieć.

Jednak nie wszystkie arkusze danych zawierają wszystko, co chciałbyś wiedzieć. To trochę kłopotliwe, ale to nie znaczy, że nie możesz tego zrobić! Należy pamiętać tylko o kilku aspektach – układzie płytki, rezystorach sprzężenia zwrotnego i wszelkich dodatkowych komponentach, których możesz potrzebować. Następnym razem przeanalizujmy je i pokażę Ci także kilka wskazówek i wskazówek dotyczących regulatorów przełączania!

Znak czasu:

Więcej z Zhakuj dzień