Regulatoare de comutare pentru manechini

Regulatoare de comutare pentru manechini

Marca temporală: 22 ianuarie 2024 1:00
Nodul sursă: 3078533

Adesea folosim regulatoare liniare în proiectele noastre. Sunt ieftine și simple - puneți cipul regulator pe placă, adăugați doi condensatori și obțineți o tensiune. Regulatoarele liniare sunt imperfecte, desigur – nu se pot abține să nu irosească diferența de tensiune ca căldură, pentru început, ceea ce le exclude direct pentru scopuri de curent ridicat sau conversii semnificative ale diferențelor de tensiune, cu excepția cazului în care aveți la îndemână un radiator puternic. De asemenea, nu pot crește tensiunea, ceea ce înseamnă că puteți trece doar de la mare la scăzut - o mică dezamăgire.

Desigur, nu ne-am aruncat doar mâinile în aer dacă un regulator liniar nu se potrivește scopului nostru. Regulatoarele de comutare nu au niciunul dintre aceste dezavantaje, motiv pentru care doar telefonul tău mobil are câteva zeci dintre acestea. Sunt mult mai eficiente și mai performante, capabile să transforme o tensiune în alta, pierzând aproape deloc puterea în căldură. Tot ce trebuie să faceți este să comutați un inductor la o frecvență oarecum înaltă!

Cu toate acestea, pentru unii, schimbarea autorităților de reglementare ar putea părea puțin intimidantă. Au tendința de a avea standarde mai înalte pentru aspectul plăcilor în comparație cu regulatoarele liniare și au nevoie de un inductor – uneori, de asemenea, câteva componente. Numai inductoarele sunt componente oarecum intimidante, cu câțiva parametri mai mulți decât ne-am aștepta și s-ar putea să fii confuz când te gândești la adăugarea unui regulator de comutare la circuitul tău.

Nu mai! În acest articol, vă voi oferi elementele de bază ale regulatorului de comutare, voi elimina orice ceață de război care v-ar putea întuneca vederea și vă voi arăta cât de ușor puteți obține câțiva amperi la tensiunea preferată oricând aveți nevoie.

Găsirea favoritelor tale

Există o mulțime de regulatoare de comutare pe care le puteți folosi în multe scopuri diferite! De exemplu, regulatoarele buck pot doar scădea tensiunea, regulatoarele boost o pot crește doar, în timp ce buck-boost poate face ambele, permițându-vă să obțineți, să zicem, 12 V de la un pachet LiIon care variază de la 10 V la 14.4 V. Există două moduri prin care vă puteți găsi niște prieteni regulatori care schimbă – fie obținerea numerelor de piesă de la circuitele altcuiva, fie accesând Digikey/Mouser/etc și văzând ofertele lor.

Există regulatori de comutare pentru majoritatea scopurilor la care te-ai putea gândi. Doriți să convertiți 12V în câțiva amperi de 5V sau 3.3V? Ai o mulțime de opțiuni aici! Vrei să faci 5V sau 3.3V din tensiunea LiIon? Există un număr mare de autorități de reglementare exact în acest scop! Un regulator de putere extrem de scăzută care produce 3.3V pentru ESP8266 din două baterii AA? Ai inteles! Și, cea mai simplă opțiune posibilă este să împrumuți un circuit dintr-un design existent rezonabil deschis sau doar vizibil public.

De exemplu, există o mulțime de plăci „DC-DC” diferite pe care le puteți găsi rapid online – numai pe Aliexpress, există zeci de modele populare și o mulțime de modele mai obscure. Pur și simplu introduceți „step-down DC-DC 5V”, orice configurație/tensiune doriți, găsiți câteva listări care sunt de fapt exacte și vedeți ce cip folosesc. Puteți găsi fișa de date? Îl poți cumpăra ușor? Unele listări mint despre valorile curente, deci, poate cip-ul să producă ceea ce aveți nevoie? Dacă da, ești gata!

Desigur, în multe scopuri, puteți reutiliza acele module și nu vă faceți griji nici măcar să vă căutați propriile modele. Cu toate acestea, cel mai adesea, realizarea propriului circuit regulator de comutare va da roade - atât ca preț, dar și în stabilitatea circuitului dvs.! De exemplu, un secret deschis este că aceste module tind să aibă inductori nepotriviți, fie piese cele mai ieftine posibile, fie doar valori calculate greșit. Așadar, trebuie doar să înlocuiți inductorul pentru a vedea că curentul de ieșire crește vertiginos și pentru a vedea că și puterea de căldură scade în general!

Adesea, circuitele integrate de reglare de comutare utilizate pe aceste module sunt, de asemenea, cele mai ieftine cipuri posibile și există circuite integrate mai bune disponibile pentru aproape mai mulți bani. Așadar, vizitați selectorul de piese ale regulatorului de comutare de pe site-ul dvs. de piese preferate – Digikey/LCSC/Mouser sau orice altceva. Introduceți intervalele de tensiune de intrare și ieșire dorite, curentul maxim cu o anumită libertate, bifați „În stoc”, sortați după preț și vedeți cât de departe puteți obține sub 1 USD!

Favoritele mele personale recent sunt câteva bune. PAM2306 este un regulator cu două șine de 3.3 V/1 A capabil să facă un ciclu de lucru 100%, ceea ce ajută foarte mult la alimentarea cu o baterie LiIon sau LiFePO4. AP63200 poate face 5V sau 3.3V la 2A de la 30V, ceea ce este un lucru potrivit pentru mișcările mele USB-PD! Și, pe frontul de est, SY8089 este o alegere bună pentru șinele generale de joasă tensiune. Aveți niște autorități de reglementare pe care le-ați recomanda altora? Distribuiți-le cu noi în secțiunea de comentarii!

Ați găsit un cip care vă place? Noroc! Majoritatea covârșitoare a acestora au nevoie de un inductor. Să nu pierdem timpul și să învățăm despre acestea.

Faceți cunoștință cu Inductorul

Inductoarele sunt bobine de sârmă realizate într-un anumit mod, capabile să stocheze o cantitate bună de energie electromagnetică în circumstanțe potrivite. Ele rezistă, de asemenea, schimbărilor de curent producând o tensiune opusă. Cineva mai priceput la inductori decât mine v-ar putea spune o grămadă despre cât de grozave sunt inductoarele și sunt absolut foarte cool! Și, pentru utilizarea regulatorului de comutare, nu trebuie să știți multe despre inductori pentru a le folosi. Ceea ce trebuie să știți este că un cip regulator de comutare folosește aceste caracteristici pentru a converti o tensiune în alta și există doar trei parametri pe care trebuie să îi urmăriți.

Prima este inductanța, de obicei, în intervalul uH (microHenry). Fișa tehnică a regulatorului de comutare vă va spune direct care valoare a inductanței este potrivită, poate în schema exemplului sau în secțiunea „parametri recomandați”, sau vă va oferi o formulă pentru a calcula inductanța de care aveți nevoie. Dacă nu vă oferă niciunul dintre aceste două, uitați-vă la valorile pe care alți oameni le folosesc cu acest cip sau alegeți un alt cip - de cele mai multe ori, există și alte cipuri de reglare comutatoare pe care le puteți folosi la fel de ușor și care de fapt au bune foi de date.

O altă valoare este curentul continuu. Din nou, o mulțime de foi de date vă vor ține de mână în timp ce vă ghidează prin selecția inductorului, iar fișa de date PAM2306 pe care o arăt mai sus vă spune că curentul DC este curentul maxim plus curentul de ondulare și puteți presupune că curentul de ondulare este de 40% de curent maxim dorit. Dacă doriți să știți cu siguranță, fișa de date oferă o formulă pentru a calcula o valoare mai precisă, dar, în general, fișele de date pe care le-am verificat, vă spun să adăugați 40-50%. Deci, dacă alegeți ca curentul DC inductor să fie de 1.5 ori mai mare decât curentul maxim pe care îl doriți, probabil că nu veți greși.

Este posibil să vedeți și un parametru specific, rezistența DC. Cu cât este mai jos, cu atât mai bine, desigur – mai puțin curent irosit sub formă de căldură. Nu este vorba doar de deșeuri – tipul de inductoare utilizate în aplicațiile regulatoarelor de comutare își înrăutățesc rapid caracteristicile atunci când se încălzesc. De asemenea, unele inductori nu sunt la maxim atunci când sunt utilizate în scopuri de comutare a regulatorului, chiar dacă arată o parte. Iată un exemplu a unui astfel de inductor. Acesta este un inductor de filtrare a șinei de alimentare și, dacă acesta este ceea ce ați dat peste, probabil că există un inductor de putere (de tipul pe care îl utilizați în scopuri de comutare) disponibil cu specificații mai bune, care se potrivește mult mai bine aplicației dvs. - nu că ar fi 100% inutilizabil, dar vei beneficia de a căuta mai departe.

Să rezumam cât de simplu este să găsești un inductor. Trei parametri - inductanță, curent DC și rezistență DC. Inductanța este în fișa tehnică, curentul continuu este curentul maxim dorit ori de 1.5 dați sau primiți, iar al treilea este cât de mic puteți merge pentru banii dvs. În plus, verificați dacă inductorul este potrivit pentru aplicațiile regulatoare de comutare. Doriți să aflați mai multe? Iată câteva note de aplicație – iată o notă Wurth despre complexitatea inductorului, și o notă TI despre elementele de bază ale regulatorului de comutare.

Accesați site-ul dvs. preferat de selectare a componentelor – Digikey, Mouser, LCSC sau orice altceva, – introduceți parametrii de inductanță și curent continuu în selectorul de piese de inductor, găsiți cea mai bună rezistență CC pentru banii dvs. și gata. La naiba, puteți găsi chiar și inductori pe Aliexpress! Nu au tendința de a enumera parametrii curentului/rezistenței DC, iar fișele tehnice sunt puține, dar dacă aveți nevoie de ceva simplu și ieftin, este pe masă.

Ați găsit un inductor? Obțineți fișa de date, vedeți dacă KiCad are deja o amprentă potrivită, dacă nu, luați o amprentă existentă și ajustați-o și gata. Am luat cipul de reglare, am ales inductorul, acum este timpul să proiectăm o placă!

În caz că te pierzi

Dacă fișa tehnică a regulatorului dvs. este bună, sunteți deja setat. Cele mai bune fișe de date oferă un exemplu de aspect, vă arată ce rezistențe să utilizați, menționați orice componente suplimentare, cerințele de condensator și vă învață tot ce ați putea dori să știți.

Cu toate acestea, nu toate fișele de date conțin tot ce ați dori să știți. Este o dezamăgire, dar asta nu înseamnă că nu poți să o faci! Există doar câteva aspecte de care trebuie să te gândești – aspectul plăcii, rezistențele de feedback și orice componente suplimentare de care ai putea avea nevoie. Data viitoare, haideți să trecem prin acestea și vă voi arăta și câteva sfaturi și trucuri pentru regulatorul de comutare!

Timestamp-ul:

Mai mult de la Hack A Day