DIY Жогорку натыйжалуулугу 5V Output Бак Converter!: 7 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:36

Мен LiPo пакеттеринен (жана башка булактардан) электроника долбоорлору үчүн 5Вга чейин жогорку чыңалууну төмөндөтүүнүн эффективдүү жолун кааладым. Мурун мен eBayден жалпы бак модулдарын колдонгом, бирок сапатты көзөмөлдөө жана электролит конденсаторлорунун аталышы мени ишенимге толтурган жок.

Ошентип, мен өзүмдү гана эмес, пайдалуу нерсени жасоо үчүн конвертеримди өзүм түшүрөм деп чечтим!

Мен аягына чыкканым - бул өтө кенен кирүү чыңалуу диапазонуна ээ болгон (6Vдан 50Vга чейин) жана 5Аны 1А жүктөө тогуна чейин кичине формадагы фактор. Мен өлчөгөн эң жогорку эффективдүүлүк 94% ды түздү, андыктан бул чакан гана эмес, ал дагы деле салкын бойдон калууда.

1 -кадам: Бак IC тандоо

Сиз, албетте, бир ууч оп-ампер жана башка колдоочу компоненттер менен бак конвертерин жасай алсаңыз да, сиз жакшыраак иштей аласыз жана, албетте, эгер сиз атайын бук конвертери IC тандасаңыз, ПХБнын көп аймагын сактап каласыз.

Сиз муктаждыктарыңызга ылайыктуу IC табуу үчүн DigiKey, Mouser жана Farnell сыяктуу сайттарда издөө жана чыпкалоо функцияларын колдоно аласыз. Жогорудагы сүрөттө 16, 453 бөлүктөрү бир нече чыкылдатуу менен 12 вариантка чейин кыскарганын көрө аласыз!

Мен MAX17502F менен кичинекей 3мм х 2мм пакетте бардым, бирок, эгерде сиз компоненттерди кол менен ширетүүнү пландасаңыз, бир аз чоңураак пакет жакшы болмок. Бул ICде көптөгөн өзгөчөлүктөр бар, алардын эң көрүнүктүүсү 60В* чейин чоң диапазону жана тышкы MOSFET же диоддун кереги жок дегенди билдирет.

*Көңүл бургула, кириште мен бул 50В киргизүү экенин айттым, бирок бөлүк 60В башкара алат? Бул киргизүү конденсаторлоруна байланыштуу жана эгер сизге 60В киргизүү керек болсо, схеманы ылайыкташтырып өзгөртүүгө болот.

2 -кадам: Тандалган ICнин маалымат барагын текшериңиз

Көбүнчө, маалымат баракчасында "Типтүү Колдонмо Микросхемасы" деп аталган нерсе болот, ал сиз жетүүгө аракет кылып жаткан нерсеге абдан окшош болот. Бул менин ишиме туура келди жана компоненттин баалуулуктарын көчүрүп, аны аткарылган деп атаса да, мен дизайн процедурасын аткарууну сунуштайм (эгер болсо).

Бул жерде MAX17502F маалымат жадыбалы:

12 -беттен баштап, сизге ылайыктуу компоненттердин маанилерин тандоого жардам бере турган он чакты жөнөкөй теңдемелер бар, ошондой эле кээ бир чектик баалуулуктар жөнүндө маалымат берүүгө жардам берет - мисалы, индуктивдүүлүктүн минималдуу мааниси.

3 -кадам: Сиздин схемаңыз үчүн компоненттерди тандаңыз

Күтө туруңуз, биз бул бөлүктү мурун эле жасадык деп ойлодум беле? Ооба, мурунку бөлүк идеалдуу компоненттин баалуулуктарын табуу болчу, бирок реалдуу дүйнөдө биз идеалдуу эмес компоненттерди жана алар менен келген эскертүүлөрдү чечишибиз керек.

Мисал катары, көп катмарлуу керамикалык конденсаторлор (MLCCs) киргизүү жана чыгаруу конденсаторлору үчүн колдонулат. MLCCлердин электролиттик конденсаторлордон көп пайдасы бар - өзгөчө DC/DC конвертерлеринде - бирок алар DC Bias деп аталган нерсеге баш ийишет.

MLCCге DC чыңалуусу колдонулганда, сыйымдуулуктун рейтинги 60%га чейин төмөндөшү мүмкүн! Бул сиздин 10µF конденсаторуңуз азыр белгилүү бир DC чыңалуусунда болгону 4µF экенин билдирет. Мага ишенбейсизби? TDK веб -сайтын карап көрүңүз жана бул 10µF конденсаторунун мүнөздүү маалыматын ылдый жылдырыңыз.

Мындай көйгөйдү оңдоо оңой, жөн эле параллель көбүрөөк MLCC колдонуңуз. Бул ошондой эле ESR кыскаргандыктан, чыңалуунун толкундарын азайтууга жардам берет жана катаал чыңалуу жөнгө салуу өзгөчөлүктөрүнө жооп бериши керек болгон соода продуктыларында кездешет.

Жогорудагы сүрөттөрдө MAX17502F баалоо комплектинин схемалык жана тийиштүү материалдары (БОМ) бар, андыктан эгер сиз жакшы компонентти таба албасаңыз, анда сыналган мисал менен барыңыз:)

4 -кадам: Схемалык жана PCB макетин толтуруу

Тандалган чыныгы компоненттериңиз менен, бул компоненттерди камтыган схеманы түзүүнүн убактысы келди, бул үчүн мен EasyEDAны тандадым, анткени мен аны мурун оң натыйжалар менен колдонгом. Туура өлчөмдө изи бар экенине көз салып, компоненттериңизди кошуңуз жана компоненттерди мурунку типтүү тиркеме схемасы сыяктуу бириктирип коюңуз.

Ал бүткөндөн кийин, "PCBге айландыруу" баскычын чыкылдатыңыз жана сиз инструменттин PCB Layout бөлүмүнө алып келесиз. EasyEDA жөнүндө интернетте көптөгөн окуу куралдары бар болгондуктан, бир нерсеге ишенбесеңиз, кабатыр болбоңуз.

ПХБнын жайгашуусу абдан маанилүү жана ал схеманын иштеши же иштебеши ортосундагы айырманы жасай алат. Мен жеткиликтүү болгон жерде ICдин маалымат барагындагы макеттин бардык кеңештерине баш ийүүнү катуу кеңеш берер элем. Аналогдук түзмөктөрдө кимдир бирөө кызыкдар болсо, PCB жайгашуусу темасында сонун колдонмо жазуусу бар:

5 -кадам: ПКБга заказ бериңиз

Мен ишенем, бул учурда көпчүлүгүңүз JLCPCB жана PCBway үчүн youtube видеолорундагы жарнамалык билдирүүлөрдү көрдүңүз, ошондуктан бул жарнактык сунуштардын бирин колдонгонум таң калыштуу болбошу керек. Мен PCBлеримди JLCPCBден заказ кылдым, алар болгону 2 жумадан кийин келишти, ошондуктан акчалай көз караштан алганда алар абдан жакшы.

ПХБлардын сапатына келсек, менде эч кандай доомат жок, бирок сиз буга калыс боло аласыз:)

6 -кадам: Монтаждоо жана тестирлөө

Мен бардык компоненттерди бош ПКБга лактадым, ал бөлүктөрдүн ортосунда калган кошумча бөлмө менен деле абдан начар болчу, бирок JLCPCB жана башка ПХБ сатуучуларынын чогултуу кызматы бар, бул кадамдын зарылчылыгын жок кылат.

Киргизүүчү терминалдарга туташуу жана чыгымды өлчөө, мени DMM көргөндөй 5.02В тосуп алды. Мен бардык чыңалуу диапазону боюнча 5V чыгарууну текшергенден кийин, мен 1А ток тартууга ылайыкташтырылган чыгаруу боюнча электрондук жүктөмдү туташтырдым.

Бак 1А жүктөө агымы менен түз башталды жана мен чыгуу чыңалуусун (тактада) өлчөгөндө ал 5.01В болгон, андыктан жүктү жөнгө салуу абдан жакшы болгон. Мен кирүү чыңалуусун 12Вга койдум, анткени бул бул такта үчүн мен колдонгон учурлардын бири болчу жана мен киргизүү агымын 0.476A деп ченеп койдум. Бул болжол менен 87.7% эффективдүүлүктү берет, бирок идеалдуу түрдө сиз натыйжалуулукту өлчөө үчүн төрт DMM тестирлөө ыкмасын каалайт элеңиз.

1А жүктөө тогунда мен эффективдүүлүк күтүлгөндөн бир аз төмөн экенин байкадым, бул индуктордогу жана ICдеги (I^2 * R) жоготууларга байланыштуу деп эсептейм. Муну ырастоо үчүн, мен жүгүнүн агымын жарымына коюп, 94%эффективдүүлүгүн алуу үчүн жогорудагы өлчөөнү кайталадым. Бул чыгаруу агымын эки эсе кыскартуу менен электр жоготуулары ~ 615мВттан ~ 300мВтка чейин кыскарганын билдирет. Кээ бир жоготуулар сөзсүз болот, мисалы, IC ичиндеги жоготууларды, ошондой эле тынымсыз токту, ошондуктан мен бул жыйынтыкка абдан кубанычтамын.

7 -кадам: Кээ бир долбоорлорго сиздин ПКДңызды кошуңуз

Эми сизде 2Sтен 11Sке чейин литий батареяларынан же 6V менен 50В ортосундагы башка булактардан иштей турган туруктуу 5V 1A жабдуулары бар, жеке электроника долбоорлоруңузду кантип иштетүү жөнүндө тынчсыздануунун кажети жок. Микроконтроллерге негизделгенби же таза аналогдук схема болобу, бул кичинекей конвертер баарын жасай алат!

Бул саякат сизге жакты деп үмүттөнөм жана эгер сиз буга чейин жеткен болсоңуз, окууңуз үчүн чоң рахмат!