DIY өндөр үр ашигтай 5V гаралтын Бак хөрвүүлэгч! 7 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:00

Би LiPo багцаас (мөн бусад эх сурвалжаас) электроникийн төслүүдэд 5V хүртэл өндөр хүчдэлийг бууруулах үр дүнтэй аргыг хүсч байна. Өмнө нь би eBay -ийн ерөнхий бак модулиудыг ашиглаж байсан боловч чанарын эргэлзээтэй байдал, нэрлэсэн электролитийн конденсатор нь надад итгэл төрүүлээгүй.

Тиймээс, би өөрөө өөрийгөө сорих төдийгүй бас хэрэгтэй зүйлийг хийхийн тулд хөрвүүлэгчээ өөрөө буулгахаар шийдсэн!

Миний дуусгасан зүйл бол оролтын хүчдэлийн маш өргөн хүрээтэй (6V -аас 50V хүртэлх оролттой) 5А -ийн 1А хүртэлх ачааллын гүйдлийг жижиг хэлбэрийн хүчин зүйлээр гаргадаг Бак хөрвүүлэгч юм. Миний хэмжсэн хамгийн өндөр үр ашиг нь 94% байсан тул энэ хэлхээ нь жижигхэн төдийгүй бас сэрүүн хэвээр байна.

Алхам 1: Бак IC сонгох

Мэдээжийн хэрэг, цөөн тооны op-amps болон бусад туслах бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ашиглан хөрвүүлэгч хийж чадна, гэхдээ та илүү сайн гүйцэтгэлийг олж авах болно, хэрэв та оронд нь зориулалтын IC хөрвүүлэгч IC сонговол ПХБ-ийн маш их хэсгийг хэмнэх болно.

Та DigiKey, Mouser, and Farnell зэрэг сайтууд дээрх хайлт, шүүлтүүрийн функцийг ашиглан өөрийн хэрэгцээнд тохирсон IC олох боломжтой. Дээрх зурган дээр та 16, 453 хэсэг нь хэдхэн товшилтоор 12 сонголт хүртэл нарийсч байгааг харж болно.

Би MAX17502F -тэй 3мм х 2мм хэмжээтэй жижиг савлагаатай явсан, гэхдээ хэрэв та эд ангиудыг гараар гагнахаар төлөвлөж байгаа бол арай том багц нь илүү дээр байх болно. Энэхүү IC нь маш олон онцлог шинж чанартай бөгөөд эдгээрийн хамгийн тод нь 60В хүртэлх өргөн оролтын хүрээ* бөгөөд дотоод хүчдэлийн FETs нь гадны MOSFET эсвэл диод шаардлагагүй гэсэн үг юм.

*Танилцуулгад би үүнийг 50V оролттой гэж хэлсэн боловч хэсэг нь 60V -ийг удирдах боломжтой гэдгийг анхаарна уу? Энэ нь оролтын конденсатортой холбоотой бөгөөд хэрэв танд 60V оролт хэрэгтэй бол хэлхээг тохируулан өөрчилж болно.

Алхам 2: Сонгосон IC -ийн мэдээллийн хуудсыг шалгана уу

Ихэнх тохиолдолд мэдээллийн хүснэгтэд "Ердийн хэрэглээний хэлхээ" гэж нэрлэгддэг зүйл гарч ирэх бөгөөд энэ нь таны хүрэхийг хүсч буй зүйлтэй маш төстэй байх болно. Энэ нь миний хувьд үнэн байсан бөгөөд хэдийгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн утгыг хуулж, үүнийг дуудсан ч гэсэн дизайны процедурыг дагаж мөрдөхийг зөвлөж байна (хэрэв байгаа бол).

MAX17502F мэдээллийн хуудас энд байна:

12 -р хуудаснаас эхлэн илүү тохиромжтой бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн утгыг сонгоход туслах хэдэн арван энгийн тэгшитгэл байдаг бөгөөд индукцийн хамгийн бага утга гэх мэт зарим босго утгуудын талаар дэлгэрэнгүй мэдээлэл өгөхөд тусалдаг.

Алхам 3: Хэлхээнийхээ бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг сонгоно уу

Бид энэ хэсгийг аль хэдийн хийсэн гэж бодож байна уу? Өмнөх хэсэг нь хамгийн тохиромжтой бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн утгыг олох явдал байсан боловч бодит ертөнцөд бид идеал бус бүрэлдэхүүн хэсгүүд болон дагалдах анхааруулгыг шийдвэрлэх ёстой.

Жишээлбэл, оролт ба гаралтын конденсаторуудад олон давхар керамик конденсаторыг ашигладаг. MLCC нь электролитийн конденсатороос олон давуу талтай байдаг, ялангуяа DC/DC хөрвүүлэгчд.

MLCC -д тогтмол хүчдэл хэрэглэвэл багтаамжийн үзүүлэлт 60%хүртэл буурах болно! Энэ нь таны 10 мкФ конденсатор нь тодорхой тогтмол гүйдлийн хүчдэл дээр ердөө 4 мкФ байна гэсэн үг юм. Надад итгэхгүй байна уу? TDK вэбсайтыг үзээд энэхүү 10µF конденсаторын онцлог шинж чанаруудын мэдээллийг доош гүйлгэн харна уу.

Энэ төрлийн асуудлыг хялбархан шийдэх нь маш энгийн бөгөөд үүнтэй зэрэгцээд илүү их MLCC ашиглана уу. Энэ нь ESR -ийг бууруулж байгаа тул хүчдэлийн долгионыг бууруулахад тусалдаг бөгөөд хүчдэлийн зохицуулалтын хатуу шаардлагыг хангасан байх ёстой арилжааны бүтээгдэхүүнүүдэд түгээмэл байдаг.

Дээрх зургуудад MAX17502F үнэлгээний иж бүрдэлд багтсан схем ба холбогдох материалын хуудас (BOM) байгаа тул хэрэв та бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн сайн сонголтыг олж чадахгүй байгаа бол туршиж үзсэн жишээг дагана уу:)

Алхам 4: Схем ба ПХБ -ийн байршлыг бөглөх

Бодит бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг сонгосноор эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулсан схемийг гаргах цаг болжээ, үүний тулд би өмнө нь эерэг үр дүнтэй ашиглаж байсан тул EasyEDA -ийг сонгосон. Зүгээр л өөрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг нэмж оруулаарай, тэдгээр нь зөв хэмжээтэй байх ёстой бөгөөд бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг өмнөх програмын ердийн схемийн нэгэн адил холбоно.

Үүнийг дуусгасны дараа "ПХБ руу хөрвүүлэх" товчлуур дээр дарахад та багажны ПХБ -ийн зохион байгуулалт хэсэгт орох болно. EasyEDA -ийн талаар онлайнаар олон заавар байдаг тул та ямар нэгэн зүйлд итгэлгүй байгаа бол санаа зовох хэрэггүй.

ПХБ -ийн зохион байгуулалт нь маш чухал бөгөөд хэлхээний ажиллаж байгаа эсэхээс ялгааг гаргаж чаддаг. Боломжтой бол IC -ийн өгөгдлийн хүснэгтэд байрлуулах бүх зөвлөмжийг дагаж мөрдөхийг зөвлөж байна. Аналог төхөөрөмжүүд нь хэрэв хэн нэгэн сонирхож байвал ПХБ-ийн зохион байгуулалтын талаар маш сайн програмын тэмдэглэлтэй болно:

Алхам 5: ПХБ -ээ захиалаарай

Одоогийн байдлаар та нарын ихэнх нь yoletube видео бичлэгүүд дээр JLCPCB болон PCBway -ийн сурталчилгааны мессежийг үзсэн байх, тиймээс би эдгээр сурталчилгааны саналуудын аль нэгийг ашигласан нь гайхах зүйл биш юм. Би ПХБ -ээ JLCPCB -ээс захиалсан бөгөөд тэд 2 долоо хоногийн дараа ирсэн тул мөнгөний хувьд тэд маш сайн байна.

ПХБ -ийн чанарын хувьд надад ямар ч гомдол байдаггүй, гэхдээ та үүнийг шүүж чадна:)

Алхам 6: Угсрах, турших

Би бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хоосон ПХБ дээр гагнасан бөгөөд энэ нь бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хооронд үлдсэн нэмэлт өрөөнд байсан ч JLCPCB болон бусад ПХБ -ийн үйлдвэрлэгчдийн угсрах үйлчилгээ байдаг бөгөөд энэ нь энэ алхамын хэрэгцээг арилгах болно.

Оролтын терминалуудад хүч холбож, гаралтыг хэмжиж үзэхэд DMM -ийн үзэж байгаагаар 5.02V хүчдэлээр намайг угтлаа. Би хүчдэлийн бүх хязгаарт 5V гаралтыг баталгаажуулсны дараа 1А гүйдлийн тохируулгад тохируулсан гаралтын электрон ачааллыг холбосон.

Бак нь 1А ачааллын гүйдлээр шууд эхэлсэн бөгөөд би гаралтын хүчдэлийг (самбар дээр) хэмжихэд 5.01В байсан тул ачааллын зохицуулалт маш сайн байсан. Би оролтын хүчдэлийг 12 В болгож тохируулсан бөгөөд энэ нь энэ самбарыг ашиглахад ашиглаж байсан тохиолдлуудын нэг байсан бөгөөд оролтын гүйдлийг 0.476А гэж хэмжсэн. Энэ нь ойролцоогоор 87.7% -ийн үр ашгийг өгдөг боловч үр ашгийг хэмжих дөрвөн DMM туршилтын аргыг ашиглах нь зүйтэй юм.

1А ачааллын гүйдэл дээр үр ашиг нь хүлээгдэж байснаас арай доогуур байгааг би анзаарсан бөгөөд энэ нь индуктор ба IC -ийн алдагдал (I^2 * R) -тай холбоотой гэж би бодож байна. Үүнийг батлахын тулд би ачааллын гүйдлийг хагас болгож, 94%-ийн үр ашгийг авахын тулд дээрх хэмжилтийг давтлаа. Энэ нь гаралтын гүйдлийг хоёр дахин бууруулснаар цахилгаан алдагдлыг ~ 615мВт -аас ~ 300мВт болгон бууруулсан гэсэн үг юм. Зарим алдагдлыг IC доторх алдагдал, тайван гүйдэл гэх мэт зайлшгүй хийх болно, тиймээс би энэ үр дүнд маш их баяртай байна.

Алхам 7: Зарим төсөлд өөрийн захиалгат ПХБ -ийг оруулаарай

Одоо танд 2S -аас 11S хүртэлх лити зайны багц, эсвэл 6V -аас 50V хүртэлх бусад эх үүсвэрээс тэжээж болох 5V 1A тогтвортой хангамж байгаа тул та өөрийн электроникийн төслүүдийг хэрхэн тэжээх талаар санаа зовох хэрэггүй болно. Микроконтроллер дээр суурилсан эсвэл цэвэр аналог хэлхээтэй бай, энэ бага оврын хөрвүүлэгч нь бүгдийг хийж чадна!

Энэ аялал танд таалагдсан гэж найдаж байна, хэрвээ та энэ замыг туулсан бол уншсан танд маш их баярлалаа!