Vielä yksi pienin säädetty tehostus SMPS (ei SMD): 8 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Koko projektin nimi:

Vielä yksi maailman pienimmistä säädetyistä tehostetuista tasavirta -tasavirtamuuntaja -virtamuuntajista, jotka käyttävät THT: tä (läpireikätekniikka) ilman SMD: tä (pinta -asennettava laite)

Okei, okei, sait minut. Ehkä se ei ole pienempi kuin tämä, jonka Murata Manufacturing Company on luonut, mutta ehdottomasti jotain, jonka voit rakentaa itse kotona käyttämällä yleisesti saatavilla olevia elementtejä ja työkaluja.

Ajatukseni oli luoda pienikokoinen virtalähde pienille mikrokontrolleripohjaisille projekteilleni.

Tämä projekti on myös eräänlainen opetusohjelma kuinka luoda polkuja piirilevylle käyttämällä kiinteää lankaa sen sijaan, että rakennettaisiin polkuja juotoksella.

Tehdään se!

Vaihe 1: Suunnittelu

Löydät monia taskukokoisia virtalähteen mukautettuja malleja, mutta useimmilla niistä löysin kaksi suurinta haittaa:

• Ne ovat lineaarisia virtalähteitä, eli ne eivät ole kovin tehokkaita,
• Niitä ei joko säännellä tai säännellään vaiheittain

Tehostinmuuntimeni on kytkinmuotoinen virtalähde, jonka lähtöjännite on tasainen (säädetyn vastuksen kautta). Jos haluat lukea lisää, osoitteessa microchip.com on erinomainen asiakirja, jossa kuvataan erilaiset arkkitehtuurit, hyvät ja huonot puolet SMPS: ien käytöstä.

Kytkentätilavirtalähteen peruspiirinä käytin erittäin suosittua ja yleisesti saatavilla olevaa sirua MC34063. Sitä voidaan käyttää alennus- (buck), tehostus- (tehostus) -muuttajan tai jänniteinvertterin rakentamiseen vain lisäämällä joitain ulkoisia elementtejä. Erittäin mukava selitys SMPS: n suunnittelusta MC34063: n avulla teki Dave Jones YouTube -videossaan. Suosittelen vahvasti, että katsot sen ja noudatat jokaisen elementin arvojen laskelmia.

Jos et halua tehdä sitä manuaalisesti, voit käyttää MC34063 -online -laskinta tarpeidesi mukaan. Voit käyttää tätä Madis Kaalin tai sitä, joka on suunniteltu korkeammille jännitteille osoitteessa changpuak.ch.

Valitsin elementit vain karkeasti kiinni laskelmista:

Valitsin suurimmat kondensaattorit, jotka mahtuivat levylle. Tulo- ja lähtökondensaattorit ovat 220µF 16V. I Tarvitset korkeamman lähtöjännitteen tai korkeamman tulojännitteen, valitse sopivat kondensaattorit

• Induktori L: 100µH, tämä oli ainoa, jonka sain sirun koon kanssa.
• Käytin diodia 1N4001 (1A, 50V) jonkin Shotky -diodin sijasta. Tämän diodin kytkentätaajuus on 15 kHz, joka on pienempi kuin käyttämäni kytkentätaajuus, mutta jotenkin koko piiri toimii hienosti.
• Kytkentäkondensaattori Ct: 1nF (se antaa kytkentätaajuuden ~ 26 kHz)
• Virtasuojavastus Rsc: 0,22Ω
• Muuttuva vastus, joka edustaa vastussuhdetta R2 - R1: 20 kΩ

VINKKEJÄ

• Valitse kytkentätaajuus (valitsemalla oikea kytkentäkondensaattori) diodisi alueelta (valitsemalla Shotky -diodi yleiskäyttöisen diodin sijaan).
• Valitse kondensaattorit, joilla on enemmän maksimijännitettä kuin haluat syöttää (tulokondensaattori) tai päästä lähtöön (lähtökondensaattori). Esim. 16 V: n kondensaattori tulossa (suuremmalla kapasitanssilla) ja 50 V: n kondensaattori ulostulolla (pienemmällä kapasitanssilla), mutta molemmat suhteellisen samankokoisia.

Vaihe 2: Materiaalit ja työkalut

Käytetyt materiaalit, mutta tarkat arvot riippuvat suuresti tarpeistasi:

• Siru MC34063 (Amazon)
• Kytkentäkondensaattori: 1 nF
• Tulokondensaattori: 16V, 220µF
• Lähtökondensaattori: 16V, 220µF (suosittelen 50V, 4,7µF)
• Pikakytkentädiodi: 1N4001 (Jotkut Shotky -diodit ovat paljon nopeampia)
• Vastus: 180Ω (mielivaltainen arvo)
• Vastus: 0,22Ω
• Muuttuva vastus: 0-20 kΩ, mutta voit käyttää 0-50 kΩ
• Induktori: 100µH
• Piirilevyn prototyyppi (BangGood.com)
• Jotkut lyhyet kaapelit

Tarvittavat työkalut:

• Juotosasema (ja sen ympärillä olevat apuohjelmat: juotoslanka, hartsi tarvittaessa, jotain kärjen puhdistamiseen jne.)
• Pihdit, lävistävät pihdit/sivuleikkurit
• Saha tai pyörivä työkalu levyn leikkaamiseen
• Tiedosto
• Teippi (kyllä, työkaluna, ei materiaalina)
• Sinä

Vaihe 3: Elementtien sijoittaminen - alku

Vietän paljon aikaa elementtien järjestämiseen taululle tällaisessa kokoonpanossa, joten se vie mahdollisimman vähän tilaa. Monien yritysten ja epäonnistumisten jälkeen tämä projekti esittelee, mihin päädyin. Tällä hetkellä mielestäni tämä on optimaalisin elementtien sijoitus vain yhden levyn puolen avulla.

Ajattelin laittaa elementtejä molemmille puolille, mutta sitten:

• juottaminen olisi todella monimutkaista
• Se ei itse asiassa vie vähemmän tilaa
• SMPS: llä olisi jonkinlainen epäsäännöllinen muoto, joten sen asentaminen esim. suolla tai 9 V: n paristolla erittäin vaikea saavuttaa

Solmujen yhdistämiseen käytin tekniikkaa paljaalla langalla, taivuta se odotetussa muodossa ja juota se sitten levylle. Pidän parempana tätä tekniikkaa juottamisen sijaan, koska:

• Käytän juotetta "pisteiden yhdistämiseen" piirilevylle mielestäni hulluksi ja jotenkin sopimattomaksi. Nykyään juotoslanka sisältää hartsia, jota käytetään juottimen ja pinnan hapetukseen. Mutta juotteen käyttäminen polunrakentajana saa hartsin höyrystymään ja jättämään joitakin hapettuneita osia alttiiksi, mikä ei mielestäni ole niin hyvä piirille itselleen.
• Käytetyssä PCB: ssä kahden "pisteen" yhdistäminen juotokseen on lähes mahdotonta. Juotos tarttuu "pisteisiin" tekemättä niiden välille aiottua yhteyttä. Jos käytät piirilevyä, jossa "pisteet" on valmistettu kuparista ja ne ovat hyvin lähellä toisiaan, yhteyksien luominen näyttää helpommalta.
• Juotteen käyttäminen polkujen luomiseen käyttää vain… paljon juotosta. Langan käyttö on vain vähemmän "kallista".
• Virheen sattuessa voi olla todella vaikeaa poistaa vanha juotosreitti ja korvata se uudella. Vaijeritien käyttö on suhteellisen paljon helpompaa.
• Johtojen avulla yhteys on luotettavampi.

Haittana on, että langan muotoiluun ja juottamiseen kuluu enemmän aikaa. Mutta jos saat kokemusta, se ei ole enää vaikea tehtävä. Minä ainakin totuin siihen.

Vinkkejä

• Elementtien sijoittamisen pääsääntö on leikata liialliset jalat laudan toiselta puolelta mahdollisimman lähelle lautaa. Se auttaa meitä myöhemmin, kun sijoitamme langan polkujen rakentamiseen.
• Älä käytä elementin jalkoja polkujen luomiseen. Yleensä on hyvä idea tehdä se, mutta jos teet virheen tai jos elementtisi on vaihdettava (esim. Se on rikki), sen tekeminen on todella vaikeaa. Sinun on leikattava polkujohto joka tapauksessa ja koska jalat on taivutettu, elementin irrottaminen levyltä voi olla haastavaa.
• Yritä rakentaa polkuja piirin sisäpuolelta ulos tai toiselta puolelta toiselle. Yritä välttää tilannetta, kun sinun on luotava polku, mutta muita polkuja ympärillä on jo luotu. Polkujohdon pitäminen voi olla vaikeaa.
• Älä katkaise polkujohtoa lopulliseen pituuteen/muotoon ennen juottamista. Ota pidempi reittilanka, muotoile se, käytä teippiä pitämään polkujohto paikallaan levyssä, juota se ja lopuksi leikkaa se haluttu kohta (tarkista kuvat).

Vaihe 4: Elementtien sijoittaminen - päätehtävä

Sinun tarvitsee vain seurata kaaviota ja sijoittaa elementti yksi kerrallaan leikkaamalla liialliset jalat, juottaa se mahdollisimman lähelle levyä, muotoilla polkujohto, juottaa se ja leikata. Toista toisella elementillä.

Kärki:

Voit tarkistaa valokuvista, miten olen sijoittanut jokaisen elementin. Yritä vain noudattaa annettua kaavaa. Joissakin monimutkaisissa piireissä, jotka käsittelevät korkeita taajuuksia jne., Induktorit sijoitetaan kortille erillään magneettikentän vuoksi, joka voi häiritä muita elementtejä. Mutta projektissamme emme vain välitä tästä tapauksesta. Siksi laitoin induktorin suoraan MC34063 -sirun päälle enkä välitä häiriöistä

Vaihe 5: Leikkaa levy

Sinun on tiedettävä ennen, että piirilevyt ovat todella kovia ja siksi vaikeita leikata. Yritin ensin käyttää pyörivää työkalua (kuva). Leikkuulinja on erittäin sileä, mutta sen leikkaaminen kesti hyvin kauan. Päätin vaihtaa tavalliseen sahaan metallin leikkaamiseksi ja minulle se toimi yleensä ok.

Vinkkejä:

• Leikkaa levy ennen kaikkien elementtien juottamista. Aseta ensin kaikki elementit (ei juotosta), merkitse leikkauspisteet, poista kaikki elementit, leikkaa levy ja aseta sitten elementit takaisin ja juota ne. Leikkauksen aikana Sinun on huolehdittava jo juotetuista elementeistä.
• Käytän mieluummin sahaa pyörivän työkalun sijaan, mutta tämä on luultavasti yksilöllistä.

Vaihe 6: Muotoilu

Leikkaamisen jälkeen tasoitin reunat ja pyöristin kulmat viilalla.

Levyn lopullinen koko oli 2,5 cm pitkä, 2 cm leveä ja 1,5 cm korkea.

Hanke karkeassa muodossaan on tehty. Testauksen aika…

Vaihe 7: Toiminnan testaaminen

Liitin levyn LED -raitaan (12 LEDiä), joka tarvitsee 12 V: n virtalähteen. I Aseta 5 V: n tulo (USB -portti) ja säädetyn vastuksen avulla asetan 12 V: n lähdön. Se toimii täydellisesti. Suhteellisen suuren virrankulutuksen vuoksi MC34063 -siru lämpeni. Jätin piirin LED -raidalla päälle muutaman minuutin ajan ja se oli vakaa.

Vaihe 8: Lopputulos

Pidän suurena menestyksenä, että niin pieni SMPS voi käynnistää tällaisen virrankulutuksen, kuten 12 LEDiä.