Preklopni regulatorji za telebane

Preklopni regulatorji za telebane

Časovni žig: 22. januar 2024 1:00
Izvorno vozlišče: 3078533

V naših načrtih pogosto uporabljamo linearne regulatorje. So poceni in preprosti - sam regulatorski čip postavite na ploščo, dodate dva kondenzatorja in dobite napetost. Linearni regulatorji so seveda nepopolni – ne morejo si pomagati, da ne bi zapravili napetostne razlike kot toploto, za začetek, kar jih naravnost izključuje za visokotokovne namene ali znatne pretvorbe napetostnih razlik, razen če imate pri roki zajeten hladilnik. Prav tako ne morejo povečati napetosti, kar pomeni, da lahko preidete le z visoke na nizko – malo razočaranje.

Seveda nismo samo dvignili rok v zrak, če linearni regulator ne ustreza našemu namenu. Preklopni regulatorji nimajo nobene od teh slabosti, zato jih ima le vaš mobilni telefon nekaj deset. So veliko bolj učinkoviti in visokotehnološki, saj lahko pretvorijo eno napetost v drugo, medtem ko izgubijo skoraj nič moči v toploto. Vse kar morate storiti je, da preklopite induktor na nekoliko visoko frekvenco!

Vendar pa je za nekatere zamenjava regulatorjev morda videti nekoliko zastrašujoča. Ponavadi imajo višje standarde za postavitev plošče v primerjavi z linearnimi regulatorji in potrebujejo induktor – včasih tudi nekaj več komponent. Induktorji sami po sebi so nekoliko zastrašujoče komponente, z nekaj več parametri, kot bi pričakovali, in morda boste zmedeni, ko boste v svoje vezje dodali preklopni regulator.

Nič več! V tem članku vam bom predstavil osnove stikalnega regulatorja, odstranil kakršno koli vojno meglo, ki bi vam lahko zameglila vid, in vam pokazal, kako preprosto lahko dobite dobrih nekaj amperov pri vaši najljubši napetosti, kadar koli jo potrebujete.

Iskanje vaših priljubljenih

Obstaja nešteto preklopnih regulatorjev, ki jih lahko uporabite za različne namene! Buck regulatorji lahko na primer samo zmanjšajo napetost, boost regulatorji jo lahko samo povečajo, medtem ko lahko buck-boost naredi oboje, kar vam omogoča, da dobite, recimo, 12 V iz paketa LiIon, ki se spreminja od 10 V do 14.4 V. Obstajata dva načina, kako si lahko poiščete prijatelje stikalnih regulatorjev – ali pridobite številke delov od vezij nekoga drugega ali pa obiščete Digikey/Mouser/itd in si ogledate njihove ponudbe.

Obstajajo preklopni regulatorji za večino namenov, ki si jih lahko zamislite. Želite pretvoriti 12 V v nekaj amperov 5 V ali 3.3 V? Tukaj imate ogromno možnosti! Želite iz LiIon napetosti narediti 5 V ali 3.3 V? Obstaja lepo število regulatorjev za točno ta namen! Regulator izjemno nizke moči, ki proizvaja 3.3 V za vaš ESP8266 iz dveh AA baterij? Dobil si! In najpreprostejša možna možnost je izposoja vezja iz obstoječega razumno odprtega ali samo javno vidnega dizajna.

Na spletu lahko na primer hitro najdete ogromno različnih plošč »DC-DC« – samo na Aliexpressu je na desetine priljubljenih dizajnov in tudi veliko bolj nejasnih. Preprosto vnesite »step-down DC-DC 5V«, katero koli konfiguracijo/napetost, ki jo želite, poiščite nekaj seznamov, ki so dejansko točni, in si oglejte, kateri čip uporabljajo. Ali najdete podatkovni list? Ali ga lahko enostavno kupite? Nekateri seznami lažejo o trenutnih vrednostih, torej, ali lahko čip dejansko proizvede tisto, kar potrebujete? Če je tako, ste pripravljeni!

Seveda lahko te module ponovno uporabite za številne namene in vam ni treba skrbeti, da bi iskali svoje lastne modele. Najpogosteje pa se bo izdelava lastnega preklopnega regulatorja izplačala – tako v ceni kot tudi v stabilnosti vašega vezja! Na primer, javna skrivnost je, da imajo ti moduli navadno slabo prilagojene induktorje, bodisi najcenejše možne dele ali samo napačno izračunane vrednosti. Tako pogosto morate samo zamenjati induktor, da vidite, da izhodni tok skokovito naraste, in vidite, da se toplotna moč na splošno zmanjša!

Pogosto so IC stikalni regulatorji, ki se uporabljajo na teh modulih, tudi najcenejši možni čipi, boljši IC pa so na voljo za malo več denarja. Torej, obiščite izbirnik delov stikalnega regulatorja na vašem najljubšem spletnem mestu z deli – Digikey/LCSC/Mouser ali karkoli drugega. Vnesite želena območja vhodne in izhodne napetosti, največji tok z nekaj manevrskega prostora, preverite »Na zalogi«, razvrstite po ceni in preverite, kako daleč lahko pridete pod 1 USD!

Mojih osebnih favoritov v zadnjem času je kar nekaj. PAM2306 je dvotirni regulator 3.3 V/1 A, ki lahko izvede 100-odstotni delovni cikel, kar močno pomaga pri napajanju stvari iz baterije LiIon ali LiFePO4. AP63200 zmore 5 V ali 3.3 V pri 2 A od visokih 30 V, kar je za moje norčije z USB-PD! In na vzhodni fronti je SY8089 dobra izbira za splošne nizkonapetostne tirnice. Imate nekaj regulatorjev, ki bi jih priporočili drugim? Delite jih z nami v oddelku za komentarje!

Ste našli čip, ki vam je všeč? Na zdravje! Velika večina jih potrebuje induktor. Ne izgubljajmo časa in se poučimo o njih.

Spoznajte The Inductor

Induktorji so žične tuljave, izdelane na določen način, ki lahko shranijo dobro količino elektromagnetne energije v pravih okoliščinah. Prav tako se upirajo spremembam toka s proizvajanjem nasprotne napetosti. Nekdo, ki je bolj podkovan z induktorji kot jaz, bi vam lahko povedal na tono, kako so induktorji res kul, in absolutno so zelo kul! In za uporabo preklopnega regulatorja vam ni treba vedeti veliko o induktorjih, da bi jih uporabljali. Kar morate vedeti, je, da čip preklopnega regulatorja uporablja te značilnosti za pretvorbo ene napetosti v drugo in obstajajo samo trije parametri, ki jih morate resnično spremljati.

Prva je induktivnost, običajno v območju uH (microHenry). Podatkovni list vašega preklopnega regulatorja vam bo neposredno povedal, katera vrednost induktivnosti je primerna, morda v vzorcu sheme ali v razdelku »priporočeni parametri«, ali pa vam bo dal formulo za izračun induktivnosti, ki jo potrebujete. Če vam ne zagotovi nobenega od teh dveh, poglejte vrednosti, ki jih drugi ljudje uporabljajo s tem čipom, ali izberite drug čip – pogosteje kot ne, obstajajo drugi čipi preklopnega regulatorja, ki jih lahko uporabite enako enostavno in imajo dejansko dobre rezultate. podatkovni listi.

Druga vrednost je enosmerni tok. Še enkrat, veliko podatkovnih listov vas bo naravnost držalo za roko, medtem ko vas bo vodilo skozi izbiro induktorja, in podatkovni list PAM2306, ki ga prikazujem zgoraj, vam pove, da je enosmerni tok vaš največji tok plus valoviti tok in lahko domnevate, da je valoviti tok 40 % največjega želenega toka. Če želite vedeti zagotovo, podatkovni list vsebuje formulo za izračun natančnejše vrednosti, vendar na splošno podatkovni listi, ki sem jih preveril, pravijo, da dodate 40-50 %. Torej, če izberete enosmerni tok induktorja, ki bo 1.5-krat večji od največjega želenega toka, verjetno ne boste zgrešili.

Morda boste videli tudi določen parameter, enosmerni upor. Čim nižje, tem bolje je seveda – manj toka se porabi kot toplota. Tudi to ni samo odpadek – lastnosti induktorjev, ki se uporabljajo v stikalnih regulatorjih, se hitro poslabšajo, ko se segrejejo. Poleg tega nekateri induktorji niso najboljši, če se uporabljajo za namene stikalnih regulatorjev, tudi če izgledajo kot del. Tukaj je primer takega induktorja. To je induktor za filtriranje električnega vodila in če ste naleteli na to, je verjetno na voljo močnostni induktor (tist, ki ga uporabljate za namene preklapljanja) z boljšimi specifikacijami, ki je veliko bolj primeren za vašo aplikacijo – ne da je 100% neuporaben, vendar vam bo koristilo, če boste iskali naprej.

Povzemimo, kako preprosto je najti induktor. Trije parametri – induktivnost, enosmerni tok in enosmerni upor. Induktivnost je v podatkovnem listu, enosmerni tok je vaš želeni najvišji tok, pomnožen z 1.5 plusa ali minusa, tretjina pa je tako nizka, kot jo lahko dobite za svoj denar. Poleg tega preverite, ali je induktor primeren za aplikacije stikalnih regulatorjev. Želite izvedeti več? Tukaj je nekaj opomb – tukaj je Wurthova opomba o zapletenosti induktorja, in opomba TI o osnovah preklopnega regulatorja.

Pojdite na svoje najljubše spletno mesto za izbiro komponent – ​​Digikey, Mouser, LCSC ali kar koli drugega – vstavite parametre induktivnosti in enosmernega toka v izbirnik delov induktorja, poiščite najboljšo enosmerno upornost za svoj denar in pripravljeni ste. Hudiča, induktorje lahko najdete celo na Aliexpressu! Niso nagnjeni k navajanju parametrov enosmernega toka/upora, podatkovnih listov pa je malo, a če potrebujete nekaj preprostega in poceni, je na mizi.

Ste našli induktor? Pridobite podatkovni list, preverite, ali ima KiCad že ustrezen odtis, če ne, preprosto vzemite obstoječi odtis in ga prilagodite, in to je to. Dobili smo regulatorski čip, izbrali smo induktor, zdaj je čas, da oblikujemo ploščo!

V primeru, da se izgubite

Če je podatkovni list vašega regulatorja dober, ste že pripravljeni. Najboljši podatkovni listi ponujajo primer postavitve, vam pokažejo, katere upore uporabiti, omenijo morebitne dodatne komponente, zahteve za kondenzatorje in vas naučijo vsega drugega, kar bi radi vedeli.

Vse podatkovne liste pa ne vsebujejo vsega, kar bi radi vedeli. To je hudo, vendar to ne pomeni, da tega ne morete narediti! Upoštevati je treba le nekaj vidikov – postavitev plošče, povratne upore in vse dodatne komponente, ki jih morda potrebujete. Naslednjič pojdimo skozi te in pokazal ti bom tudi nekaj nasvetov in trikov za preklopni regulator!

Časovni žig:

Več od Hack A Day