Yeni Başlayanlar İçin Regülatörleri Değiştirme

Yeni Başlayanlar İçin Regülatörleri Değiştirme

Zaman Damgası: 22 Ocak 2024 1:00
Kaynak Düğüm: 3078533

Tasarımlarımızda sıklıkla lineer regülatörler kullanıyoruz. Ucuz ve basittirler; regülatör çipini karta yerleştirirsiniz, iki kapasitör eklersiniz ve bir voltaj elde edersiniz. Doğrusal regülatörler elbette kusurludur; yardımcı olamazlar ama başlangıç ​​için voltaj farkını ısı olarak israf ederler, bu da onları yüksek akım amaçları için doğrudan dışlar veya kullanışlı bir soğutucunuz olmadığı sürece önemli voltaj farkı dönüşümleri sağlar. Ayrıca voltajı artıramıyorlar, bu da yalnızca yüksekten düşüğe doğru gidebileceğiniz anlamına geliyor; biraz hayal kırıklığı yaratıyor.

Elbette, eğer lineer bir regülatör amacımıza uymuyorsa ellerimizi havaya kaldırmıyoruz. Anahtarlamalı regülatörlerde bu dezavantajların hiçbiri yoktur, bu nedenle cep telefonunuzda bunlardan birkaç düzine bulunur. Çok daha verimli ve yüksek teknolojiye sahipler, ısıya neredeyse hiç güç kaybetmeden bir voltajı diğerine dönüştürebiliyorlar. Tek yapmanız gereken bir indüktörü biraz yüksek bir frekansta değiştirmek!

Ancak bazıları için düzenleyicileri değiştirmek biraz korkutucu görünebilir. Doğrusal regülatörlerle karşılaştırıldığında kart düzeni açısından daha yüksek standartlara sahip olma eğilimindedirler ve bir indüktöre, bazen de birkaç bileşene daha ihtiyaç duyarlar. Endüktörler tek başına, beklediğimizden çok daha fazla parametreye sahip, biraz korkutucu bileşenlerdir ve devrenize bir anahtarlama regülatörü eklemeye çalışırken kafanız karışabilir.

Daha fazla yok! Bu makalede size anahtarlama regülatörünün temellerini vereceğim, görüşünüzü bulanıklaştırabilecek savaş sisini ortadan kaldıracağım ve ihtiyacınız olduğunda en sevdiğiniz voltajda birkaç amfiyi ne kadar kolay bir şekilde alabileceğinizi göstereceğim.

Favorilerinizi Bulma

Birçok farklı amaç için kullanabileceğiniz sayısız anahtarlama regülatörü var! Örneğin, Buck regülatörleri yalnızca voltajı azaltabilir, Boost regülatörleri yalnızca voltajı artırabilir, Buck-Boost ise her ikisini de yapabilir, örneğin 12V ila 10V arasında değişen bir LiIon paketinden 14.4V almanıza olanak tanır. Kendinize regülatör değiştiren arkadaşlar bulmanın iki yolu vardır; ya başka birinin devrelerinden parça numaraları almak, ya da Digikey/Mouser/vb.'ye girip sunduklarını görmek.

Aklınıza gelebilecek çoğu amaç için anahtarlama düzenleyicileri vardır. 12V'yi birkaç amperlik 5V veya 3.3V'ye dönüştürmek ister misiniz? Burada bir ton seçeneğiniz var! LiIon voltajından 5V veya 3.3V yapmak ister misiniz? Tam olarak bu amaç için çok sayıda düzenleyici var! İki adet AA pilden ESP3.3'nız için 8266V üreten son derece düşük güçlü bir regülatör mü? Anladın! Ve mümkün olan en basit seçenek, mevcut makul derecede açık veya yalnızca kamuya açık bir tasarımdan bir devre ödünç almaktır.

Örneğin, çevrimiçi olarak hızlı bir şekilde bulabileceğiniz tonlarca farklı "DC-DC" kartı var; yalnızca Aliexpress'de düzinelerce popüler tasarım var ve çok daha az bilinenleri de var. Basitçe "kademeli DC-DC 5V"yi, istediğiniz konfigürasyonu/voltajı girin, gerçekten doğru olan birkaç liste bulun ve hangi çipi kullandıklarını görün. Veri sayfasını bulabilir misiniz? Kolayca satın alabilir misin? Bazı listeler mevcut değerler hakkında yalan söylüyor, peki çip gerçekten ihtiyacınız olanı üretebilir mi? Eğer öyleyse, hazırsınız!

Elbette birçok amaç için bu modülleri yeniden kullanabilir ve kendi tasarımlarınızı arama endişesine bile gerek kalmaz. Bununla birlikte, çoğu zaman, kendi anahtarlama regülatör devrenizi yapmak, hem fiyat hem de devrenizin stabilitesi açısından karşılığını verecektir! Örneğin, açık bir sır, bu modüllerin ya mümkün olan en ucuz parçalar ya da sadece yanlış hesaplanmış değerler nedeniyle kötü şekilde uygun indüktörlere sahip olma eğiliminde olmasıdır. Çoğu zaman, çıkış akımının hızla yükseldiğini ve ısı çıkışının genel olarak azaldığını görmek için yalnızca indüktörü değiştirmeniz yeterlidir!

Çoğunlukla, bu modüllerde kullanılan anahtarlama düzenleyici IC'ler aynı zamanda mümkün olan en ucuz yongalardır ve neredeyse daha fazla paraya daha iyi IC'ler mevcuttur. Bu nedenle, en sevdiğiniz parça web sitesinin (Digikey/LCSC/Mouser veya başka bir şey) anahtarlama regülatörü parça seçicisini ziyaret edin. İstediğiniz giriş ve çıkış voltajı aralıklarını, maksimum akımı ve biraz boşluk bırakın, "Stokta" seçeneğini işaretleyin, fiyata göre sıralayın ve 1 doların altına ne kadar gidebileceğinizi görün!

Son zamanlarda kişisel favorilerim çok iyi. PAM2306, %3.3 görev döngüsü yapabilen, bir LiIon veya LiFePO1 pilden güç sağlarken çok yardımcı olan, çift raylı bir 100V/4A buck regülatörüdür. AP63200, 5A'de 3.3V'a kadar 2V veya 30V yapabilir; bu benim USB-PD maskaralıklarım için harika bir şey! Doğu cephesinde ise SY8089 genel alçak gerilim rayları için iyi bir seçimdir. Başkalarına önerebileceğiniz bazı düzenleyiciler var mı? Bunları yorum bölümünde bizimle paylaşın!

Beğendiğiniz bir çip mi buldunuz? Şerefe! Bunların ezici çoğunluğunun bir indüktöre ihtiyacı var. Vakit kaybetmeden bunları öğrenelim.

İndüktörle Tanışın

İndüktörler, doğru koşullar altında iyi miktarda elektromanyetik enerji depolayabilen, belirli bir şekilde yapılmış tel bobinlerdir. Ayrıca zıt bir voltaj üreterek akımdaki değişikliklere de direnç gösterirler. Endüktör konusunda benden daha bilgili biri size indüktörlerin ne kadar havalı olduğu hakkında tonlarca bilgi verebilir ve kesinlikle çok havalılar! Ve regülatör kullanımını değiştirmek için, bunları kullanmak için indüktörler hakkında çok fazla şey bilmenize gerek yoktur. Bilmeniz gereken şey, bir anahtarlama regülatör çipinin bu özellikleri bir voltajı diğerine dönüştürmek için kullandığıdır ve gerçekten izlemeniz gereken yalnızca üç parametre vardır.

Birincisi, genellikle uH (mikroHenry) aralığındaki endüktanstır. Anahtarlama regülatörünüzün veri sayfası, örnek şemada veya "önerilen parametreler" bölümünde size hangi endüktans değerinin iyi bir uyum olduğunu doğrudan söyleyecektir veya ihtiyacınız olan endüktansı hesaplamanız için size bir formül verecektir. Size bu ikisinden birini vermezse, başkalarının bu çiple kullandığı değerlere bakın veya farklı bir çip seçin; çoğu zaman, aynı kolaylıkla kullanabileceğiniz ve aslında iyi performansa sahip başka anahtarlama düzenleyici çipler de vardır. veri sayfaları.

Diğer bir değer ise DC akımıdır. Yine, birçok veri sayfası sizi indüktör seçiminde yönlendirirken doğrudan elinizi tutacaktır ve yukarıda gösterdiğim PAM2306 veri sayfası size DC akımının maksimum akımınız artı dalgalanma akımı olduğunu ve dalgalanma akımının %40 olduğunu varsayabileceğinizi söyler. İstediğiniz maksimum akım. Kesin olarak bilmek istiyorsanız, veri sayfası daha kesin bir değer hesaplamak için bir formül verir, ancak genel olarak kontrol ettiğim veri sayfaları size %40-50 eklemenizi söylüyor. Dolayısıyla, indüktör DC akımını istediğiniz maksimum akımdan 1.5 kat daha büyük seçerseniz muhtemelen yanılmayacaksınız.

Ayrıca belirli bir parametre olan DC direncini de görebilirsiniz. Elbette ne kadar düşük olursa o kadar iyidir; ısı olarak boşa harcanan akım daha az olur. Bu sadece israf da değil; anahtarlama regülatörü uygulamalarında kullanılan indüktörlerin özellikleri ısındıklarında hızla kötüleşir. Ayrıca, bazı indüktörler, parçaya benzeseler bile regülatör amacıyla kullanıldığında ellerinden gelenin en iyisini yapmazlar. İşte Örnek böyle bir indüktörün. Bu bir güç rayı filtreleme indüktörüdür ve eğer rastladığınız şey buysa, uygulamanız için çok daha iyi uyum sağlayan daha iyi özelliklere sahip bir güç indüktörü (anahtarlama amacıyla kullandığınız tür) muhtemelen mevcuttur - %100 kullanılamaz olduğundan değil, ama daha ileriye bakmanın faydasını göreceksiniz.

Bir indüktör bulmanın ne kadar basit olduğunu özetleyelim. Üç parametre – endüktans, DC akımı ve DC direnci. Endüktans veri sayfasındadır, DC akımı istediğiniz maksimum akım çarpı 1.5 ver veya al ve üçüncüsü paranızın karşılığını alabileceğiniz en düşük değerdir. Ayrıca indüktörün regülatör uygulamalarının değiştirilmesi için uygun olup olmadığını kontrol edin. Daha fazlasını mı öğrenmek istiyorsunuz? İşte bazı atamalar - işte indüktör karmaşıklıkları üzerine bir Wurth başvurusu, ve anahtarlama regülatörünün temelleri hakkında bir TI ek notu.

En sevdiğiniz bileşen seçici web sitesine gidin - Digikey, Mouser, LCSC veya başka herhangi bir şey - endüktans ve DC akım parametrelerini indüktör parça seçiciye koyun, paranıza göre en iyi DC direncini bulun ve hazırsınız. Hatta indüktörleri Aliexpress'te bile bulabilirsiniz! DC akım/direnç parametrelerini listeleme eğiliminde değiller ve veri sayfaları çok az ve çok uzak, ancak basit ve ucuz bir şeye ihtiyacınız varsa, masada.

Bir indüktör buldunuz mu? Veri sayfasını alın, KiCad'in zaten uygun bir ayak izine sahip olup olmadığına bakın, yoksa mevcut bir ayak izini alın ve ayarlayın, hepsi bu. Regülatör çipini aldık, indüktörü seçtik, şimdi bir kart tasarlama zamanı!

Kaybolmanız Durumunda

Düzenleyicinizin veri sayfası iyiyse, zaten hazırsınız demektir. En iyi veri sayfaları örnek bir düzen sağlar, hangi dirençlerin kullanılacağını gösterir, ekstra bileşenlerden, kapasitör gereksinimlerinden bahseder ve bilmek isteyebileceğiniz diğer her şeyi öğretir.

Ancak veri sayfalarının tümü bilmek isteyeceğiniz her şeyi içermiyor. Bu çok üzücü ama bu, bunu yapamayacağınız anlamına gelmiyor! Akılda tutulması gereken yalnızca birkaç husus vardır; pano düzeni, geri bildirim dirençleri ve ihtiyacınız olabilecek ekstra bileşenler. Bir dahaki sefere bunları gözden geçirelim ve ben de size regülatör değiştirmeyle ilgili bazı ipuçları ve püf noktaları göstereceğim!

Zaman Damgası:

Den fazla Bir Gün Hack