การเปลี่ยนตัวควบคุมสำหรับ Dummies

การเปลี่ยนตัวควบคุมสำหรับ Dummies

ประทับเวลา: 22 มกราคม 2024 1:00 น
โหนดต้นทาง: 3078533

เรามักใช้ตัวควบคุมเชิงเส้นในการออกแบบของเรา ราคาถูกและเรียบง่าย - คุณใส่ชิปควบคุมลงบนบอร์ด เพิ่มตัวเก็บประจุสองตัว และรับแรงดันไฟฟ้า แน่นอนว่าตัวควบคุมเชิงเส้นนั้นไม่สมบูรณ์ – พวกมันช่วยไม่ได้ที่จะสิ้นเปลืองความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าเป็นความร้อนในการเริ่มต้น ซึ่งจริงๆ แล้วไม่รวมพวกมันสำหรับวัตถุประสงค์ที่มีกระแสสูงหรือการแปลงความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าที่มีนัยสำคัญ เว้นแต่คุณจะมีฮีทซิงค์ขนาดใหญ่ในมือ นอกจากนี้ยังไม่สามารถเพิ่มแรงดันไฟฟ้าได้ ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถเปลี่ยนจากสูงไปต่ำได้เท่านั้น ค่อนข้างน่าผิดหวังเล็กน้อย

แน่นอนว่าเราไม่ได้แค่ยกมือขึ้นในอากาศหากตัวควบคุมเชิงเส้นไม่ตรงกับวัตถุประสงค์ของเรา ตัวควบคุมสวิตช์ไม่มีข้อเสียเหล่านี้ ซึ่งเป็นสาเหตุที่โทรศัพท์มือถือของคุณมีข้อเสียเหล่านี้ไม่กี่โหล พวกมันมีประสิทธิภาพมากกว่าและไฮเทค สามารถแปลงแรงดันไฟฟ้าหนึ่งไปเป็นอีกแรงดันไฟฟ้าหนึ่งได้ โดยแทบไม่สูญเสียพลังงานไปเป็นความร้อนเลย สิ่งที่คุณต้องทำคือเปลี่ยนตัวเหนี่ยวนำที่ความถี่ค่อนข้างสูง!

อย่างไรก็ตาม สำหรับบางคน สวิตช์ควบคุมอาจดูน่ากลัวเล็กน้อย พวกเขามีแนวโน้มที่จะมีมาตรฐานที่สูงกว่าสำหรับโครงร่างบอร์ดเมื่อเทียบกับตัวควบคุมเชิงเส้น และพวกเขาก็จำเป็นต้องมีตัวเหนี่ยวนำ - บางครั้งอาจมีส่วนประกอบเพิ่มเติมเล็กน้อยเช่นกัน ตัวเหนี่ยวนำเพียงอย่างเดียวเป็นส่วนประกอบที่ค่อนข้างน่ากลัว โดยมีพารามิเตอร์มากกว่าที่เราคาดไว้เล็กน้อย และคุณอาจสับสนเมื่อต้องการเพิ่มตัวควบคุมสวิตช์ในวงจรของคุณ

ไม่มีอีกแล้ว! ในบทความนี้ ผมจะให้ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับตัวควบคุมสวิตช์ ขจัดหมอกแห่งสงครามที่อาจบดบังการมองเห็นของคุณ และแสดงให้คุณเห็นว่าคุณสามารถรับแอมป์ดีๆ สักสองสามแอมป์ที่แรงดันไฟฟ้าที่คุณชื่นชอบได้ทุกเมื่อที่คุณต้องการได้อย่างง่ายดาย

ค้นหาสิ่งที่คุณชอบ

มีสวิตช์เรกูเลเตอร์มากมายที่คุณสามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันมากมาย! ตัวอย่างเช่น ตัวควบคุมบั๊กทำได้เพียงลดแรงดันไฟฟ้า ตัวควบคุมบูสต์สามารถเพิ่มได้เท่านั้น ในขณะที่ตัวควบคุมบั๊กสามารถทำได้ทั้งสองอย่าง เพื่อให้คุณรับ 12V จากแพ็ค LiIon ที่แตกต่างกันตั้งแต่ 10V ถึง 14.4V มีสองวิธีที่คุณจะพบว่าตัวเองมีเพื่อนคอยควบคุมการเปลี่ยน – ไม่ว่าจะรับหมายเลขชิ้นส่วนจากวงจรของผู้อื่น หรือโดยเข้าไปที่ Digikey/Mouser/อื่นๆ และดูข้อเสนอของพวกเขา

มีหน่วยงานกำกับดูแลการเปลี่ยนสวิตชิ่งเพื่อวัตถุประสงค์ส่วนใหญ่ที่คุณคิดได้ ต้องการแปลง 12V เป็น 5V หรือ 3.3V ไม่กี่แอมป์หรือไม่ คุณมีตัวเลือกมากมายที่นี่! ต้องการสร้างแรงดันไฟฟ้า LiIon 5V หรือ 3.3V หรือไม่? มีหน่วยงานกำกับดูแลจำนวนมากสำหรับจุดประสงค์นี้! เครื่องควบคุมพลังงานต่ำมากที่สร้าง 3.3V สำหรับ ESP8266 ของคุณจากแบตเตอรี่ AA สองก้อน คุณได้รับมัน! และทางเลือกที่ง่ายที่สุดที่เป็นไปได้คือการยืมวงจรจากการออกแบบที่เปิดกว้างพอสมควรหรือเปิดเผยต่อสาธารณะที่มีอยู่

ตัวอย่างเช่น มีบอร์ด "DC-DC" ต่างๆ มากมายที่คุณสามารถหาได้อย่างรวดเร็วทางออนไลน์ เฉพาะใน Aliexpress เพียงอย่างเดียวก็มีการออกแบบยอดนิยมหลายสิบแบบ และยังมีแบบที่คลุมเครืออีกจำนวนหนึ่งด้วย เพียงป้อน “step-down DC-DC 5V” การกำหนดค่า/แรงดันไฟฟ้าใดๆ ที่คุณต้องการ ค้นหารายการบางส่วนที่แม่นยำจริงๆ และดูว่าชิปใดที่ใช้อยู่ คุณสามารถหาเอกสารข้อมูลได้หรือไม่? คุณสามารถซื้อมันได้อย่างง่ายดาย? รายการสินค้าบางรายการเป็นเรื่องเกี่ยวกับมูลค่าปัจจุบัน ดังนั้นชิปจะผลิตสิ่งที่คุณต้องการได้จริงหรือไม่ ถ้าเป็นเช่นนั้นคุณก็พร้อมแล้ว!

แน่นอนว่า สำหรับวัตถุประสงค์หลายประการ คุณสามารถนำโมดูลเหล่านั้นกลับมาใช้ใหม่ได้ และไม่ต้องกังวลว่าจะมองหาการออกแบบของคุณเอง อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งที่การสร้างวงจรควบคุมสวิตชิ่งของคุณเองจะให้ผลตอบแทนที่คุ้มค่า ทั้งในด้านราคา แต่ยังรวมถึงความเสถียรของวงจรด้วย! ตัวอย่างเช่น ความลับแบบเปิดคือโมดูลเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะมีตัวเหนี่ยวนำที่ไม่เหมาะสม ไม่ว่าจะเป็นชิ้นส่วนที่ถูกที่สุดหรือเป็นเพียงค่าที่คำนวณผิด บ่อยครั้งที่คุณเพียงแค่ต้องเปลี่ยนตัวเหนี่ยวนำเพื่อดูกระแสไฟเอาท์พุตพุ่งสูงขึ้น และความร้อนที่เอาท์พุตโดยรวมก็ลดลงเช่นกัน!

บ่อยครั้งที่ไอซีควบคุมสวิตช์ที่ใช้ในโมดูลเหล่านี้ก็เป็นชิปที่ถูกที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และมีไอซีที่ดีกว่าในราคาที่ไม่แพงมากนัก ดังนั้น ไปที่ตัวเลือกชิ้นส่วนควบคุมสวิตช์ของเว็บไซต์ชิ้นส่วนที่คุณชื่นชอบ – Digikey/LCSC/Mouser หรืออะไรก็ตาม ใส่ช่วงแรงดันไฟขาเข้าและขาออกที่ต้องการ กระแสสูงสุดโดยเผื่อระยะไว้ ตรวจสอบ "มีสินค้าในสต็อก" จัดเรียงตามราคา และดูว่าคุณจะไปได้ไกลแค่ไหนภายใต้ 1 ดอลลาร์!

สิ่งที่ฉันชอบส่วนตัวเมื่อเร็วๆ นี้ก็มีเพียงไม่กี่อย่างเท่านั้น PAM2306 คือตัวควบคุมบั๊ก 3.3V/1A แบบรางคู่ที่สามารถทำงานรอบการทำงานได้ 100% ซึ่งช่วยได้มากเมื่อจ่ายไฟให้กับสิ่งของจากแบตเตอรี่ LiIon หรือ LiFePO4 AP63200 สามารถทำไฟ 5V หรือ 3.3V ที่ 2A ได้สูงถึง 30V ซึ่งถือว่าดีมากสำหรับการเล่น USB-PD ของฉัน! และในแนวรบด้านตะวันออก SY8089 เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับรางไฟฟ้าแรงดันต่ำทั่วไป มีหน่วยงานกำกับดูแลที่คุณอยากแนะนำให้ผู้อื่นทราบหรือไม่? แบ่งปันให้กับเราในส่วนความคิดเห็น!

พบชิปที่คุณชอบ? ไชโย! ส่วนใหญ่ต้องการตัวเหนี่ยวนำ อย่าเสียเวลาและเรียนรู้เกี่ยวกับสิ่งเหล่านั้น

พบกับตัวเหนี่ยวนำ

ตัวเหนี่ยวนำคือขดลวดที่ทำขึ้นในลักษณะใดลักษณะหนึ่ง ซึ่งสามารถกักเก็บพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าในปริมาณที่ดีภายใต้สถานการณ์ที่เหมาะสม พวกเขายังต้านทานการเปลี่ยนแปลงของกระแสด้วยการสร้างแรงดันไฟฟ้าตรงกันข้าม คนที่เชี่ยวชาญด้านตัวเหนี่ยวนำมากกว่าฉันสามารถบอกคุณได้มากมายว่าตัวเหนี่ยวนำนั้นเจ๋งจริงๆ และพวกมันก็เจ๋งมากจริงๆ! และสำหรับการใช้งานสวิตช์ควบคุม คุณไม่จำเป็นต้องมีความรู้มากนักเกี่ยวกับตัวเหนี่ยวนำจึงจะใช้ได้ สิ่งที่คุณต้องรู้ก็คือชิปควบคุมการสลับใช้คุณสมบัติเหล่านี้ในการแปลงแรงดันไฟฟ้าหนึ่งไปเป็นอีกแรงดันไฟฟ้าหนึ่ง และมีเพียงสามพารามิเตอร์เท่านั้นที่คุณต้องติดตามจริงๆ

อันแรกคือการเหนี่ยวนำซึ่งโดยปกติจะอยู่ในช่วง uH (microHenry) เอกสารข้อมูลของตัวควบคุมสวิตช์ของคุณจะบอกคุณตรงๆ ว่าค่าตัวเหนี่ยวนำใดที่เหมาะสม อาจเป็นในแผนผังตัวอย่างหรือในส่วน "พารามิเตอร์ที่แนะนำ" หรือจะให้สูตรในการคำนวณค่าตัวเหนี่ยวนำที่คุณต้องการ หากไม่ได้ให้ทั้งสองค่านี้แก่คุณ ให้ลองพิจารณาค่าที่คนอื่นใช้กับชิปนี้ หรือเลือกชิปตัวอื่น บ่อยกว่านั้นยังมีชิปควบคุมการสลับตัวอื่นๆ ที่คุณสามารถใช้ได้อย่างง่ายดายพอๆ กันและมีประโยชน์จริง ๆ แผ่นข้อมูล.

อีกค่าหนึ่งคือกระแส DC ขอย้ำอีกครั้งว่า เอกสารข้อมูลจำนวนมากจะจับมือคุณไว้ตรงในขณะที่แนะนำคุณเกี่ยวกับการเลือกตัวเหนี่ยวนำ และเอกสารข้อมูล PAM2306 ที่ฉันแสดงด้านบน จะบอกคุณว่ากระแส DC คือกระแสสูงสุดของคุณบวกกับกระแสริปเปิล และคุณสามารถถือว่ากระแสริปเปิลอยู่ที่ 40% ของกระแสสูงสุดที่คุณต้องการ หากคุณต้องการทราบให้แน่ชัด เอกสารข้อมูลจะให้สูตรในการคำนวณค่าที่แม่นยำยิ่งขึ้น แต่โดยทั่วไป เอกสารข้อมูลที่ฉันตรวจสอบจะบอกให้คุณบวก 40-50% ดังนั้น หากคุณเลือกกระแสไฟ DC ของตัวเหนี่ยวนำให้มากกว่ากระแสสูงสุดที่คุณต้องการถึง 1.5 เท่า คุณก็ไม่น่าจะผิดพลาด

คุณอาจเห็นพารามิเตอร์เฉพาะ ความต้านทานไฟฟ้ากระแสตรง ยิ่งต่ำเท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น – กระแสไฟฟ้าที่สูญเสียไปจากความร้อนน้อยลง ไม่ใช่แค่ของเสียเท่านั้น ตัวเหนี่ยวนำชนิดที่ใช้ในการควบคุมสวิตช์จะมีลักษณะแย่ลงอย่างรวดเร็วเมื่อได้รับความร้อน นอกจากนี้ ตัวเหนี่ยวนำบางตัวไม่ได้ดีที่สุดเมื่อใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการเปลี่ยนตัวควบคุม แม้ว่าจะดูเป็นชิ้นส่วนก็ตาม นี่. ตัวอย่าง ของตัวเหนี่ยวนำดังกล่าว นี่คือตัวเหนี่ยวนํากรองรางไฟฟ้า และหากนั่นคือสิ่งที่คุณบังเอิญเจอ ก็มีแนวโน้มว่าตัวเหนี่ยวนําไฟฟ้า (ชนิดที่คุณใช้เพื่อการเปลี่ยน) มีสเปคที่ดีกว่าและเหมาะสมกับการใช้งานของคุณมากกว่ามาก – ไม่ใช่ว่ามันใช้ไม่ได้ 100% แต่คุณจะได้ประโยชน์จากการมองต่อไป

มาสรุปกันว่ามันง่ายแค่ไหนในการค้นหาตัวเหนี่ยวนำ พารามิเตอร์สามตัว ได้แก่ ตัวเหนี่ยวนำ กระแส DC และความต้านทาน DC ตัวเหนี่ยวนำอยู่ในแผ่นข้อมูล กระแส DC คือกระแสสูงสุดที่คุณต้องการคูณด้วย 1.5 ให้หรือรับ และอันดับสามคือต่ำที่สุดเท่าที่คุณจะหาเงินได้ นอกจากนี้ ตรวจสอบว่าตัวเหนี่ยวนำนั้นเหมาะสำหรับการสลับการใช้งานตัวควบคุม ต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมใช่ไหม? นี่คือบันทึกย่อบางส่วน – นี่คือ appnote ของ Wurth เกี่ยวกับความซับซ้อนของตัวเหนี่ยวนำ และ เอกสารแนบ TI เกี่ยวกับพื้นฐานของตัวควบคุมการสลับ

ไปที่เว็บไซต์เครื่องมือเลือกส่วนประกอบที่คุณชื่นชอบ – Digikey, Mouser, LCSC หรืออย่างอื่น – ใส่พารามิเตอร์ตัวเหนี่ยวนำและกระแส DC ลงในเครื่องมือเลือกชิ้นส่วนตัวเหนี่ยวนำ ค้นหาความต้านทาน DC ที่ดีที่สุดสำหรับเงินของคุณ เท่านี้คุณก็พร้อมแล้ว นรกคุณสามารถหาตัวเหนี่ยวนำใน Aliexpress ได้! พวกเขาไม่ได้มีแนวโน้มที่จะแสดงรายการพารามิเตอร์กระแสตรง/ความต้านทาน และเอกสารข้อมูลมีอยู่ไม่มากนัก แต่ถ้าคุณต้องการบางสิ่งที่เรียบง่ายและราคาถูก ก็อยู่บนโต๊ะ

พบตัวเหนี่ยวนำ? รับเอกสารข้อมูล ดูว่า KiCad มีพื้นที่ติดตั้งที่เหมาะสมอยู่แล้วหรือไม่ หากไม่ เพียงใช้พื้นที่ติดตั้งที่มีอยู่แล้วปรับเปลี่ยน ก็แค่นั้นแหละ เราได้ชิปเรกูเลเตอร์ เราได้เลือกตัวเหนี่ยวนำแล้ว ตอนนี้ถึงเวลาออกแบบบอร์ดแล้ว!

ในกรณีที่คุณหลงทาง

หากเอกสารข้อมูลตัวควบคุมของคุณดี แสดงว่าคุณได้ตั้งค่าไว้แล้ว เอกสารข้อมูลทางเทคนิคที่ดีที่สุดจะมีโครงร่างตัวอย่าง แสดงให้คุณเห็นว่าตัวต้านทานตัวใดที่จะใช้ กล่าวถึงส่วนประกอบเพิ่มเติม ข้อกำหนดของตัวเก็บประจุ และสอนทุกอย่างอื่นๆ ที่คุณอยากรู้

เอกสารข้อมูลทางเทคนิคบางส่วนไม่ได้มีทุกสิ่งที่คุณต้องการทราบ มันเป็นเรื่องที่น่าเสียดาย แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าคุณจะทำไม่สำเร็จ! มีเพียงไม่กี่ประเด็นที่ต้องคำนึงถึง ได้แก่ โครงร่างบอร์ด ตัวต้านทานป้อนกลับ และส่วนประกอบเพิ่มเติมใดๆ ที่คุณอาจต้องการ คราวหน้า เรามาดูรายละเอียดเหล่านี้กันดีกว่า และฉันจะแสดงเคล็ดลับและคำแนะนำในการเปลี่ยนตัวควบคุมด้วย!

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก แฮ็ควัน