DIY Yüksək Səmərəli 5V Çıxış Buck Dönüştürücüsü !: 7 Addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:43

LiPo paketlərindən (və digər mənbələrdən) elektronika layihələri üçün 5V -ə qədər yüksək gərginliyi azaltmağın təsirli bir yolunu istədim. Keçmişdə eBay -dən ümumi pul modullarından istifadə etdim, lakin keyfiyyətə nəzarət və heç bir elektrolitik kondansatörün adı məni əmin etmədi.

Beləliklə, qərara gəldim ki, təkcə özümə meydan oxumaq üçün deyil, həm də faydalı bir şey etmək üçün öz adımdan aşağı çeviricimi edəcəyəm!

Sonda gəldiyim şey, çox geniş bir giriş gərginliyi aralığına (6V -dan 50V -a qədər) malik olan və 5A -ı 1A -ya qədər yük cərəyanına malik olan kiçik bir forma çeviricisidir. Ölçdüyüm ən yüksək səmərəlilik 94% idi, buna görə də bu dövrə kiçik deyil, həm də sərin qalır.

Addım 1: Buck IC seçimi

Əlbətdə ki, bir ovuc op-amp və digər dəstəkləyici komponentlərlə bir dollar çevirici edə bilsəniz də, daha yaxşı bir performans əldə edəcəksiniz və bunun əvəzinə xüsusi bir dollar çevirici IC seçsəniz, bir çox PCB sahəsi qənaət edəcəksiniz.

Ehtiyaclarınıza uyğun bir IC tapmaq üçün DigiKey, Mouser və Farnell kimi saytlarda axtarış və filtrasiya funksiyalarından istifadə edə bilərsiniz. Yuxarıdakı şəkildə, qorxunc bir 16, 453 hissənin bir neçə kliklə 12 varianta qədər daraldığını görə bilərsiniz!

MAX17502F ilə 3 mm x 2 mm kiçik bir paketdə getdim, ancaq komponentləri əllə lehimləməyi planlaşdırsanız, bir az daha böyük bir paket daha yaxşı olardı. Bu IC bir çox xüsusiyyətə malikdir, bunlardan ən çox diqqət çəkəni 60V* -ə qədər olan böyük giriş diapazonu və heç bir xarici MOSFET və ya Dioda ehtiyac olmadığı anlamına gələn daxili güc FET -ləridir.

*Diqqət edin, girişdə 50V giriş olduğunu söylədim, lakin hissə 60V idarə edə bilər? Bunun səbəbi giriş kondansatörləridir və 60V girişə ehtiyacınız varsa, dövrə uyğun olaraq dəyişdirilə bilər.

Addım 2: Seçdiyiniz İK məlumat cədvəlini yoxlayın

Çox vaxt, məlumat cədvəlində "Tipik Tətbiq Dövrü" adlanan bir şey olacaq və bu, əldə etməyə çalışdığınız şeyə çox bənzəyəcək. Bu mənim vəziyyətim üçün doğrudur və yalnız komponent dəyərlərini kopyalaya və bunu çağıra bilsəm də, dizayn proseduruna əməl etməyi məsləhət görürəm (əgər varsa).

Budur MAX17502F məlumat cədvəli:

Səhifə 12 -dən başlayaraq, daha uyğun komponent dəyərləri seçməyinizə kömək edə biləcək bir çox sadə tənliklər var və eyni zamanda minimum indüktans dəyəri kimi bəzi eşik dəyərləri haqqında məlumat verməyə kömək edir.

Addım 3: Dövrünüz üçün Komponentlər seçin

Gözləyin, bu hissəni artıq etdiyimizi düşündüm? Yaxşı, əvvəlki hissə ideal komponent dəyərlərini tapmaq idi, amma real dünyada ideal olmayan komponentlər və onlara daxil olan xəbərdarlıqlarla kifayətlənməliyik.

Nümunə olaraq, giriş və çıxış kondansatörləri üçün çox qatlı keramika kondansatörləri (MLCC) istifadə olunur. MLCC -lərin, xüsusən DC/DC çeviricilərində - elektrolitik kondansatörlərə nisbətən bir çox üstünlükləri var, lakin DC Bias adlanan bir şeyə tabedirlər.

Bir MLCC -yə bir DC gərginliyi tətbiq edildikdə, kapasitans dərəcəsi 60%-ə qədər düşə bilər! Bu o deməkdir ki, 10μF kondansatörünüz indi müəyyən bir DC gərginliyində yalnız 4μF -dir. Mənə inanmırsınız? TDK veb saytına baxın və bu 10μF kondansatör üçün xarakterik məlumatlar üçün aşağıya fırladın.

Bu tip bir problem üçün asan bir həll sadədir, paralel olaraq daha çox MLCC istifadə edin. Bu da ESR azaldığı üçün gərginlik dalğalanmasını azaltmağa kömək edir və sərt gərginlik tənzimləmə xüsusiyyətlərinə cavab verməli olan ticarət məhsullarında görmək çox yaygındır.

Yuxarıdakı şəkillərdə MAX17502F Qiymətləndirmə Kitindən gələn sxematik və uyğun Materiallar (BOM) var, buna görə də yaxşı bir komponent seçimi tapa bilmirsinizsə, sınanmış nümunə ilə gedin:)

Addım 4: Şematik və PCB Layihəsinin doldurulması

Seçdiyiniz faktiki komponentlərlə bu komponentləri tutan bir sxem yaratmaq vaxtı gəldi, bunun üçün əvvəllər müsbət nəticələrlə istifadə etdiyim üçün EasyEDA -nı seçdim. Düzgün ölçülərə sahib olduqlarından əmin olaraq komponentlərinizi əlavə edin və komponentləri əvvəlki tipik tətbiq dövrü kimi bir -birinə bağlayın.

Bu tamamlandıqdan sonra "PCB -yə çevir" düyməsini basın və alətin PCB Layout bölməsinə gətiriləcəksiniz. Bir şeydən əmin deyilsinizsə, narahat olmayın, çünki EasyEDA haqqında onlayn bir çox dərslər var.

PCB düzeni çox vacibdir və dövrənin işləməsi və ya olmaması arasındakı fərqi yarada bilər. Mövcud olduğu yerlərdə IC məlumat cədvəlindəki bütün plan tövsiyələrinə riayət etməyi şiddətlə tövsiyə edərdim. Hər kəs maraqlanırsa, Analog Cihazların PCB Düzeni mövzusunda əla bir tətbiq qeydinə malikdir:

Addım 5: PCB -lərinizi sifariş edin

Əminəm ki, çoxunuz bu anda JLCPCB və PCBway üçün youtube videolarında tanıtım mesajlarını gördünüz, buna görə də bu promosyon təkliflərindən birini istifadə etməyim təəccüblü olmamalıdır. PCB -lərimi JLCPCB -dən sifariş etdim və 2 həftədən bir qədər sonra gəldilər, buna görə də pul baxımından olduqca yaxşıdırlar.

PCB -lərin keyfiyyətinə gəldikdə, heç bir şikayətim yoxdur, ancaq bunun hakimi ola bilərsiniz:)

Addım 6: Montaj və Test

Bütün komponentləri boş PCB -yə əl ilə lehimlədim, hətta komponentlər arasında qoyduğum əlavə otaq olsa da, JLCPCB və digər PCB satıcıları tərəfindən bu addıma olan ehtiyacı aradan qaldıracaq montaj xidmətləri var.

Giriş terminallarına güc bağladıqda və çıxış ölçdükdə, DMM tərəfindən göründüyü kimi 5.02V ilə qarşılandım. Bütün gərginlik aralığında 5V çıxışını təsdiqlədikdən sonra 1A cərəyana uyğunlaşdırılmış çıxışa elektron yük bağladım.

Buck bu 1A yük cərəyanı ilə düz başladı və çıxış gərginliyini (lövhədə) ölçəndə 5.01V idi, buna görə yük tənzimlənməsi çox yaxşı idi. Giriş gərginliyini 12V olaraq təyin etdim, çünki bu lövhə üçün düşündüyüm istifadə hallarından biri idi və giriş cərəyanını 0.476A olaraq ölçdüm. Bu, təxminən 87.7% səmərəlilik verir, amma ideal olaraq səmərəliliyin ölçülməsi üçün dörd DMM test yanaşması istərdiniz.

1A yük cərəyanında, səmərəliliyin gözlənildiyindən bir qədər aşağı olduğunu gördüm, bunun induktorda və IC -də (I^2 * R) itkilərlə əlaqəli olduğuna inanıram. Bunu təsdiqləmək üçün yük cərəyanını yarıya qoydum və 94%səmərəliliyi əldə etmək üçün yuxarıdakı ölçümü təkrarladım. Bu o deməkdir ki, çıxış cərəyanını yarıya endirməklə enerji itkiləri ~ 615 mW -dan ~ 300 mW -a qədər azaldıldı. Bəzi itkilər qaçılmaz olacaq, məsələn, IC daxilində itkilər, eləcə də sakit cərəyan, buna görə də bu nəticədən hələ də çox məmnunam.

Addım 7: Xüsusi PCB -nizi bəzi layihələrə daxil edin

İndi 2S -dən 11S -ə qədər lityum batareya paketindən və ya 6V ilə 50V arasında olan hər hansı digər mənbədən işləyə bilən sabit 5V 1A təchizatınız var, öz elektron layihələrinizi necə gücləndirəcəyiniz barədə narahat olmağa ehtiyac yoxdur. İstər mikrokontrolör əsaslı, istərsə də sırf analoq dövrə olsun, bu balaca çevirici hər şeyi edə bilər!

Ümid edirəm bu səyahətdən zövq aldınız və bu günə qədər getmisinizsə, oxuduğunuz üçün çox sağ olun!