97% Үр ашигтай DC -ээс DC Бак хөрвүүлэгч [3A, тохируулгатай]: 12 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:02

Жижиг DC -DC тогтмол гүйдлийн хуванцар хавтан нь олон тооны програмуудад ашигтай байдаг, ялангуяа 3А хүртэл гүйдэл дамжуулах боломжтой бол (2А халаагуургүй тасралтгүй). Энэ нийтлэлд бид жижиг, үр ашигтай, хямд бух хөрвүүлэгч хэлхээг бий болгохыг сурах болно.

[1]: Хэлхээний шинжилгээ

Зураг 1 -т төхөөрөмжийн схемийг харуулав. Үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг нь MP2315 доош буух хөрвүүлэгч юм.

Алхам 1: Ашигласан материал

Нийтлэлийн эх сурвалж: https://www.pcbway.com/blog/technology/DC_to_DC_B… [1]:

[2]:

[3]:

Алхам 2: Зураг 1, DC -ээс DC Бак хөрвүүлэгчийн схем диаграм

MP2315 [1] мэдээллийн хүснэгтийн дагуу: "MP2315 бол дотоод давтамжтай MOSFET-тэй өндөр давтамжийн синхрон залруулах шаттай хөрвүүлэгч юм. Энэ нь ачаалал, шугамын маш сайн зохицуулалттай өргөн оролтын нийлүүлэлтийн хүрээнд 3А тасралтгүй гаралтын гүйдэлд хүрэх маш авсаархан шийдлийг санал болгодог. MP2315 нь гаралтын гүйдлийн ачааллын хязгаараас илүү өндөр үр ашигтай ажиллах синхрон горимтой. Одоогийн горимын ажиллагаа нь түргэн шуурхай хариу өгч, давталтын тогтворжуулалтыг хөнгөвчилдөг. Бүрэн хамгаалалтын онцлог шинж чанарууд нь OCP болон дулааны унтраалт юм.” Бага RDS (асаалттай) нь энэ чипийг өндөр гүйдэлтэй ажиллах боломжийг олгодог.

C1 ба C2 нь оролтын хүчдэлийн дуу чимээг багасгахад ашиглагддаг. R2, R4, R5 нь чип рүү санал хүсэлт өгөх замыг бий болгодог. R2 нь гаралтын хүчдэлийг тохируулах 200K олон талт потенциометр юм. L1 ба C4 нь бак хөрвүүлэгчийн чухал элемент юм. L2, C5, C7 нь дуу чимээ, долгионыг багасгахын тулд нэмж оруулсан нэмэлт LC шүүлтүүрийг хийдэг. Энэхүү шүүлтүүрийн таслах давтамж нь ойролцоогоор 1 кГц байна. R6 нь EN зүү рүү одоогийн урсгалыг хязгаарладаг. R1 утгыг мэдээллийн хүснэгтийн дагуу тохируулсан болно. R3 ба C3 нь ачаалах хэлхээтэй холбоотой бөгөөд өгөгдлийн хүснэгтийн дагуу тодорхойлогддог.

Зураг 2 -т үр ашиг ба гаралтын одоогийн графикийг харуулав. Бараг бүх оролтын хүчдэлийн хамгийн өндөр үр ашгийг 1А орчимд хүрсэн.

Алхам 3: Зураг 2, Үр ашиг ба гаралтын гүйдэл

[2]: ПХБ -ийн зохион байгуулалт Зураг 3 -т ПХБ -ийн зохион байгуулалтыг харуулав. Энэ нь жижиг хэмжээтэй (2.1см*2.6см) хоёр давхар хавтан юм.

Би SamacSys бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн номын санг (Схемийн тэмдэг ба ПХБ -ийн ул мөр) IC1 [2] -д ашигласан, учир нь эдгээр номын сан нь үнэ төлбөргүй бөгөөд хамгийн чухал нь үйлдвэрлэлийн IPC стандартыг дагаж мөрддөг. Би Altium Designer CAD програмыг ашигладаг тул SamacSys Altium залгаасыг ашиглан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн номын санг шууд суулгасан [3]. Зураг 4 -т сонгосон бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг харуулав. Та идэвхгүй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн сангуудыг хайх, суулгах/ашиглах боломжтой.

Алхам 4: Зураг 3, DC -ээс DC Бак хөрвүүлэгчийн ПХБ -ийн зохион байгуулалт

Алхам 5: Зураг 4, Сонгосон бүрэлдэхүүн хэсэг (IC1) SamacSys Altium Plugin -ээс

Энэ бол ПХБ -ийн хавтангийн хамгийн сүүлийн хувилбар юм. Зураг 5 ба Зураг 6 -д ПХБ -ийн хавтангийн дээд ба доод талаас 3D дүрслэлийг харуулав.

Алхам 6: Зураг 5 ба 6, ПХБ -ийн хавтангийн 3D үзэмж (TOP ба Buttom)

[3]: Барилга ба туршилтын зураг 7 нь самбарын анхны загварыг (анхны хувилбар) харуулав. ПХБ-ийн хавтанг өндөр чанарын самбар болох PCBWay-ээр хийжээ. Надад гагнуур хийхэд ямар ч асуудал байгаагүй.

Зураг 8 -т тодорхой байгаа тул би дуу чимээ багатай байхын тулд хэлхээний зарим хэсгийг өөрчилсөн тул схем ба ПХБ -ийг хамгийн сүүлийн хувилбар болгон өгсөн болно.

Алхам 7: Зураг 7, Бак хөрвүүлэгчийн анхны загвар (хуучин хувилбар)

Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг гагнсаны дараа бид хэлхээг туршихад бэлэн байна. Өгөгдлийн хүснэгтэд бид 4.5В -аас 24V хүртэлх хүчдэлийг оролтонд оруулах боломжтой гэж хэлдэг. Эхний прототип (миний туршсан самбар) ба сүүлийн ПХБ/Схемийн хоорондох гол ялгаа нь ПХБ -ийн дизайн, бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн байршил/утгын зарим өөрчлөлтүүд юм. Эхний прототипийн хувьд гаралтын конденсатор нь зөвхөн 22uF-35V байна. Тиймээс би үүнийг 47uF SMD конденсатороор (C5 ба C7, 1210 багц) өөрчилсөн. Би оролтын хувьд ижил өөрчлөлт хийж, оролтын конденсаторыг 35 В -ийн хоёр конденсатороор сольсон. Мөн би гаралтын толгойн байршлыг өөрчилсөн.

Хамгийн их гаралтын хүчдэл 21В бөгөөд конденсаторыг 25В (керамик) -аар үнэлдэг тул хүчдэлийн хурдны хувьд асуудал гарах ёсгүй, гэхдээ хэрэв танд конденсаторын нэрлэсэн хүчдэлийн талаар санаа зовж байгаа бол тэдгээрийн багтаамжийн утгыг 22uF хүртэл бууруулж, нэрлэсэн хүчдэл 35 В хүртэл. Та зорилтот хэлхээ/ачаалал дээрээ нэмэлт гаралтын конденсатор нэмж үүнийг нөхөж болно. Самбарт аль алинд нь багтаах хангалттай зай байхгүй тул та 470uF эсвэл 1000uF конденсаторыг "гаднаас" нэмж болно. Үнэндээ илүү их конденсатор нэмснээр бид эцсийн шүүлтүүрийн таслах давтамжийг бууруулдаг тул илүү их дуу чимээг дарах болно.

Конденсаторыг зэрэгцээ ашиглах нь дээр. Жишээлбэл, нэг 1000uF -ийн оронд хоёр 470uF -ийг зэрэгцээ ашигла. Энэ нь ESR -ийн нийт утгыг бууруулахад тусалдаг (зэрэгцээ эсэргүүцлийн дүрэм).

Одоо Siglent SDS1104X-E гэх мэт дуу чимээ багатай урд осциллограф ашиглан гаралтын долгион ба дуу чимээг шалгаж үзье. Энэ нь 500uV/div хүртэлх хүчдэлийг хэмжих боломжтой бөгөөд энэ нь маш сайхан онцлог юм.

Би хөрвүүлэгч самбарыг 470uF-35V конденсатортой хамт хиймэл хавтангийн жижиг хэсэг дээр долгион, дуу чимээг шалгахын тулд гагнав (зураг 8)

Алхам 8: Зураг 8, DIY прототип хавтангийн жижиг хэсэг дээрх хөрвүүлэгч самбар (470uF гаралтын конденсаторыг оруулаад)

Оролтын хүчдэл өндөр (24V), гаралтын хүчдэл бага (жишээлбэл 5V) байх үед оролт, гаралтын хүчдэлийн зөрүү өндөр байдаг тул хамгийн их долгион, дуу чимээг бий болгох ёстой. Тиймээс осциллограф датчикийг газардуулгатай хавхлагаар тоноглож гаралтын дуу чимээг шалгацгаая (зураг 9). Осциллограф датчикийн газардуулгын утас нь ердийн хэмжигдэхүүнтэй олон дуу чимээг, ялангуяа ийм хэмжилтийг шингээдэг тул газрын булгийг ашиглах нь нэн чухал юм.

Алхам 9: Зураг 9, Сорьцын газардуулгын утсыг газардуулгатай орлуулах

10 -р зурагт оролт 24В, гаралт 5В байхад гаралтын дуу чимээг харуулав. Хөрвүүлэгчийн гаралт үнэгүй бөгөөд ямар ч ачаалалд холбогдоогүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Алхам 10: Зураг 10, DC -ээс DC хөрвүүлэгчийн гаралтын дуу чимээ (оролт = 24V, гаралт = 5V)

Одоо гаралтын дуу чимээг хамгийн бага оролт/гаралтын хүчдэлийн зөрүү (0.8V) дор туршиж үзье. Би оролтын хүчдэлийг 12V, гаралтыг 11.2V болгож тохируулсан (зураг 11).

Алхам 11: Зураг 11, Хамгийн бага оролт/гаралтын хүчдэлийн зөрүүний гаралтын дуу чимээ (оролт = 12В, гаралт = 11.2В)

Гаралтын гүйдлийг нэмэгдүүлэх замаар (ачаалал нэмэх) гаралтын дуу чимээ/долгион нэмэгддэг болохыг анхаарна уу. Энэ бол бүх цахилгаан хангамж эсвэл хөрвүүлэгчийн хувьд жинхэнэ түүх юм.

[4] Билл материал

Зураг 12 -т төслийн тооцооны материалыг харуулав.