Veel üks väikseim reguleeritud võimendusega SMPS (SMD puudub): 8 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Projekti täielik nimi:

Veel üks maailma väikseim reguleeritud võimendusega alalisvoolu -alalisvoolu muunduri lülitusrežiimi toiteallikas, kasutades THT -d (läbi aukude tehnoloogia) ja ilma SMD -ta (pinnale paigaldatav seade)

Okei, okei, sa said mu kätte. Võib -olla pole see väiksem kui see, mille on loonud Murata tootmisettevõte, kuid kindlasti midagi, mida saate ise kodus ehitada, kasutades üldkasutatavaid elemente ja tööriistu.

Minu idee oli luua oma väikeste mikrokontrolleripõhiste projektide jaoks kompaktne lülitusrežiimi toiteallikas.

See projekt on ka omamoodi õpetus, kuidas joodisega rajamise asemel tahke traati kasutades PCB -le radu luua.

Teeme seda!

Samm: kujundage

Leiate palju taskuformaadis toiteallika kohandatud kujundusi, kuid enamikul neist oli minu arvates kaks suurimat puudust:

• Need on lineaarsed toiteallikad, mis tähendab, et need pole eriti tõhusad,
• Neid ei reguleerita ega reguleerita sammhaaval

Minu täiendav muundur on lülitusrežiimis toiteallikas, millel on sujuv reguleeritud väljundpinge (reguleeritud takisti kaudu). Kui soovite rohkem lugeda, on saidil microchip.com suurepärane dokument, mis kirjeldab SMPS -ide kasutamise erinevaid arhitektuure, plusse ja miinuseid.

Lülitusrežiimi toiteallika põhiliseks IC -kiibiks valisin väga populaarse ja üldkasutatava kiibi MC34063. Seda saab kasutada alandava (buck), astmelise (võimendus) muunduri või pingemuunduri ehitamiseks, lihtsalt lisades mõned välised elemendid. Väga kena selgituse, kuidas kujundada SMPS -i MC34063 abil, tegi Dave Jones oma YouTube'i videos. Soovitan tungivalt seda vaadata ja järgida iga elemendi väärtuste arvutusi.

Kui te ei soovi seda käsitsi teha, saate oma vajadustele vastamiseks kasutada veebipõhist kalkulaatorit MC34063 jaoks. Saate seda kasutada Madis Kaali poolt või seda, mis on mõeldud kõrgemate pingete jaoks saidil changpuak.ch.

Valisin elemendid, mis jäid arvutustest ainult kinni:

Valisin suurimaid kondensaatoreid, mis plaadile mahtusid. Sisend- ja väljundkondensaatorid on 220µF 16V. I Vajate kõrgemat väljundpinget või suuremat sisendpinget, valige sobivad kondensaatorid

• Induktor L: 100µH, see oli ainus, mille sain kiibi enda suurusega.
• Kasutasin mõne Shotky dioodi asemel dioodi 1N4001 (1A, 50V). Selle dioodi lülitussagedus on 15 kHz, mis on väiksem kui minu kasutatav lülitussagedus, kuid kuidagi töötab kogu vooluring hästi.
• Lülituskondensaator Ct: 1nF (see annab lülitussageduse ~ 26 kHz)
• Voolutakistus Rsc: 0,22Ω
• Muutuv takisti, mis tähistab takistuse suhet R2 kuni R1: 20kΩ

TIP

• Valige lülitussagedus (valides sobiva lülituskondensaatori) oma dioodi vahemikust (valides Shotky dioodi üldotstarbelise asemel).
• Valige kondensaatorid, mille maksimaalne pinge on suurem kui sisend (sisendkondensaator) või väljundiks (väljundkondensaator). Nt. 16V kondensaator sisendil (suurema mahtuvusega) ja 50V kondensaator väljundil (väiksema mahtuvusega), kuid mõlemad suhteliselt ühesuurused.

Samm: materjalid ja tööriistad

Materjalid, mida kasutasin, kuid täpsed väärtused sõltuvad suuresti teie vajadustest:

• Kiip MC34063 (Amazon)
• Lülituskondensaator: 1 nF
• Sisendkondensaator: 16V, 220µF
• Väljundkondensaator: 16V, 220µF (soovitan 50V, 4,7µF)
• Kiire lülitusdiood: 1N4001 (mõni Shotky diood on palju kiirem)
• Takisti: 180Ω (suvaline väärtus)
• Takisti: 0,22Ω
• Muutuv takisti: 0-20kΩ, kuid võite kasutada 0-50kΩ
• Induktor: 100 µH
• PCB plaadi prototüüp (BangGood.com)
• Mõned lühikesed kaablid

Vajalikud tööriistad:

• Jootmisjaam (ja kommunaalteenused selle ümber: jootetraat, vajadusel vaik, midagi otsiku puhastamiseks jne …)
• Tangid, diagonaaltangid/külglõikurid
• Saag või pöörlev tööriist laua lõikamiseks
• Fail
• Kleeplint (jah, tööriistana, mitte materjalina)
• Sina

3. samm: elementide paigutamine - algus

Ma kulutan palju aega tahvli elementide korraldamiseks sellises konfiguratsioonis, nii et see võtab võimalikult vähe ruumi. Pärast paljusid katseid ja ebaõnnestumisi esitab see projekt selle, milleni ma lõpuks jõudsin. Praegu arvan, et see on kõige optimaalsem elementide paigutus, kasutades ainult ühte tahvli külge.

Ma kaalusin elementide paigutamist mõlemale poole, kuid siis:

• jootmine oleks tõesti keeruline
• Tegelikult ei võta see vähem ruumi
• SMPS oleks ebakorrapärase kujuga, muutes selle paigaldamiseks nt. raba või 9 V patarei puhul on seda väga raske saavutada

Sõlmede ühendamiseks kasutasin palja traadi kasutamise tehnikat, painutasin seda eeldatava raja kujul ja jootsin tahvli külge. Ma eelistan seda tehnikat joote kasutamise asemel järgmistel põhjustel:

• Kasutades jootet PCB "punktide ühendamiseks", pean ma hulluks ja kuidagi sobimatuks. Tänapäeval sisaldab jootetraat vaiku, mida kasutatakse joote ja pinna deoksüdeerimiseks. Kuid joote kasutamine rajajatena paneb vaigu aurustuma ja jätab mõned oksüdeerunud osad paljaks, mis minu arvates ei ole ahela enda jaoks nii hea.
• PCB -l, mida ma kasutasin, on kahe "punkti" sidumine joodisega peaaegu võimatu. Joodis jääb "täppide" külge, ilma et oleks nende vahel kavandatud ühendust. Kui kasutate trükkplaati, kus "täpid" on valmistatud vasest ja need on üksteisele väga lähedal, tundub ühenduste loomine lihtsam.
• Joote kasutamine radade loomiseks kasutab lihtsalt… palju jootmist. Traadi kasutamine on lihtsalt vähem "kallis".
• Vea korral võib vana jooteraja eemaldada ja uuega asendada olla tõesti raske. Traattee kasutamine on suhteliselt palju lihtsam ülesanne.
• Juhtmete kasutamine muudab ühenduse palju usaldusväärsemaks.

Puuduseks on see, et traadi vormimiseks ja jootmiseks kulub rohkem aega. Aga kui sa saad kogemusi, pole see enam raske ülesanne. Vähemalt ma lihtsalt harjusin sellega.

Näpunäiteid

• Elementide paigutamise peamine reegel on liialdatud jalgade lõikamine laua teisel küljel, võimalikult laua lähedale. See aitab meid hiljem, kui asetame traadi radade ehitamiseks.
• Ärge kasutage elementide jalgu radade loomiseks. Üldiselt on hea mõte seda teha, kuid kui teete vea või kui teie element tuleb välja vahetada (nt see on katki), on seda tõesti raske teha. Te peate traadi niikuinii lõikama ja kuna jalad on painutatud, võib elemendi laualt väljavõtmine olla keeruline.
• Proovige rajada ahela seest väljapoole või ühelt küljelt teisele. Püüdke vältida olukorda, kui peate looma tee, kuid teised teed on juba loodud. Teejuhtme hoidmine võib olla raske.
• Ärge lõigake teetraati enne jootmist lõpliku pikkuse/kujuga. Võtke pikem traat, vormige see, kasutage linti, et hoida teetraati plaadil, jootke see ja lõpuks lõigake see soovitud punkt (kontrollige fotosid).

4. samm: elementide paigutamine - põhiülesanne

Peate lihtsalt järgima skeemi ja asetama elemendi ükshaaval, lõigates üleliigsed jalad, jootma tahvlile võimalikult lähedale, vormima tee traadi, jootma ja lõikama. Korrake teise elemendiga.

Näpunäide:

Fotodelt saate vaadata, kuidas ma iga elemendi paigutasin. Proovige lihtsalt järgida esitatud skeemi. Mõnes keerulises vooluahelas, mis tegeleb kõrgsagedustega jne, asetatakse induktiivpoolid magnetvälja tõttu plaadile eraldi, mis võib häirida teisi elemente. Kuid meie projektis me lihtsalt ei hooli sellest juhtumist. Seetõttu asetasin induktiivpooli otse MC34063 kiibi peale ja mind ei huvita mingid häired

Samm: plaadi lõikamine

Peate enne teadma, et PCB plaadid on tõesti kõvad ja seetõttu on neid raske lõigata. Proovisin kõigepealt kasutada pöörlevat tööriista (foto). Lõikejoon on väga sile, kuid selle lõikamine võttis väga kaua aega. Otsustasin metalli lõikamiseks tavalisele saele üle minna ja minu jaoks töötas see üldiselt hästi.

Nõuanded:

• Enne kõigi elementide jootmist lõigake plaat. Esmalt asetage kõik elemendid (jootmine puudub), märkige lõikepunktid, eemaldage kõik elemendid, lõigake plaat ja seejärel pange elemendid tagasi ja jootke need. Lõikamise ajal peate hoolitsema juba joodetud elementide eest.
• Ma eelistaksin pöörleva tööriista asemel kasutada saega, kuid see on ilmselt individuaalne asi.

6. samm: vormimine

Pärast lõikamist kasutasin äärtega silumiseks ja nurkade ümardamiseks viiliga.

Plaadi lõplik suurus oli 2,5 cm pikk, 2 cm lai ja 1,5 cm kõrge.

Projekt oma karmil kujul on tehtud. Aeg testimiseks…

7. toiming: töö testimine

Ühendasin plaadi LED -triibuga (12 LED -i), mis vajab 12V toiteallikat. I Seadke 5V sisend (USB -pordi kaudu) ja reguleeritud takisti abil seadistasin 12V väljundi. See töötab ideaalselt. Suhteliselt suure voolutugevuse tõttu hakkas MC34063 kiip soojenema. Jätsin mõneks minutiks LED -triibuga ahela sisse ja see oli stabiilne.

8. samm: lõpptulemus

Pean suureks õnnestumiseks, et nii väike SMPS suudab sellist voolu tõmbavat asja nagu 12 LED -i sisse lülitada.