Još jedan najmanji regulirani pojačani SMPS (bez SMD -a): 8 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Puni naziv projekta:

Još jedno najmanje na svijetu regulirano pojačanje istosmjernog na istosmjerni pretvarač napajanja pomoću THT (tehnologija rupa) i bez SMD -a (površinski montiran uređaj)

U redu, u redu, imaš me. Možda nije manji od ovog koji je izradila kompanija Murata Manufacturing, ali definitivno nešto što možete sami izgraditi kod kuće koristeći općenito pristupačne elemente i alate.

Moja ideja je bila stvoriti kompaktno napajanje sa prekidačkim načinom rada za moje male projekte zasnovane na mikrokontrolerima.

Ovaj projekt je također svojevrsni vodič za stvaranje staza na PCB -u pomoću pune žice umjesto izgradnje staza s lemljenjem.

Učinimo to!

Korak 1: Dizajnirajte

Možete pronaći mnoge prilagođene dizajne napajanja džepne veličine, ali većina njih je imala 2 najveća nedostatka:

• Oni su linearno napajanje, što znači da nisu jako efikasni,
• One nisu regulirane ili se reguliraju u koracima

Moj pojačavač pretvarača je napajanje u sklopnom modu s glatko reguliranim izlaznim naponom (preko reguliranog otpornika). Ako želite pročitati više, na microchip.com postoji odličan dokument koji objašnjava različite arhitekture, prednosti i nedostatke korištenja SMPS -ova.

Kao osnovni IC čip za napajanje sa prekidačem odabrao sam vrlo popularan i općenito dostupan čip MC34063. Može se koristiti za izgradnju step-down (buck), step-up (boost) pretvarača ili pretvarača napona samo dodavanjem nekih vanjskih elemenata. Vrlo lijepo objašnjenje kako dizajnirati SMPS pomoću MC34063 dao je Dave Jones u svom YouTube videu. Toplo vam preporučujem da ga pogledate i slijedite proračune vrijednosti svakog elementa.

Ako ne želite to raditi ručno, možete koristiti mrežni kalkulator za MC34063 kako bi odgovarao vašim potrebama. Možete koristiti ovaj Madis Kaal ili onaj dizajniran za veće napone na changpuak.ch.

Odabrao sam elemente samo grubo držeći se proračuna:

Odabrao sam najveće kondenzatore koji su mogli stati na ploču. Ulazni i izlazni kondenzatori su 220µF 16V. I Trebate veći izlazni napon ili trebate veći ulazni napon, odaberite kondenzatore koji odgovaraju

• Induktor L: 100µH, ovo je jedini koji sam dobio s veličinom samog čipa.
• Koristio sam diodu 1N4001 (1A, 50V) umjesto neke Shotky diode. Uklopna frekvencija ove diode je 15 kHz što je manje od moje frekvencije prebacivanja koju sam koristio, ali nekako cijeli krug radi sasvim u redu.
• Preklopni kondenzator Ct: 1nF (daje sklopnu frekvenciju ~ 26kHz)
• Otpor otpornika struje Rsc: 0,22Ω
• Promenljivi otpornik koji predstavlja odnos otpora R2 do R1: 20kΩ

SAVETI

• Odaberite frekvenciju uključivanja (odabirom odgovarajućeg sklopnog kondenzatora) u rasponu vaše diode (odabirom Shotkyjeve diode umjesto one opće namjene).
• Odaberite kondenzatore s većim maksimalnim naponom nego što želite dati kao ulaz (ulazni kondenzator) ili izađite na izlaz (izlazni kondenzator). Npr. 16V kondenzator na ulazu (s većim kapacitetom) i 50V kondenzator na izlazu (s manjim kapacitetom), ali oba relativno iste veličine.

Korak 2: Materijali i alati

Materijali koje sam koristio, ali točne vrijednosti uvelike ovise o vašim potrebama:

• Čip MC34063 (Amazon)
• Preklopni kondenzator: 1nF
• Ulazni kondenzator: 16V, 220µF
• Izlazni kondenzator: 16V, 220µF (preporučujem 50V, 4.7µF)
• Dioda za brzo prebacivanje: 1N4001 (Neke Shotky diode su mnogo brže)
• Otpornik: 180Ω (proizvoljna vrijednost)
• Otpornik: 0,22Ω
• Promjenljivi otpornik: 0-20 kΩ, ali možete koristiti 0-50 kΩ
• Induktor: 100µH
• Prototip PCB ploče (BangGood.com)
• Neki kratki kablovi

Potrebni alati:

• Stanica za lemljenje (i pomoćni programi oko nje: žica za lemljenje, smola ako je potrebno, nešto za čišćenje vrha itd.)
• Klešta, dijagonalna kliješta/bočni rezači
• Pila ili rotacijski alat za rezanje ploče
• File
• Ljepljiva traka (da, kao alat, a ne kao materijal)
• Ti

Korak 3: Postavljanje elemenata - početak

Provodim puno vremena za organizaciju elemenata na ploči u takvoj konfiguraciji, tako da zauzima što manje prostora. Nakon mnogih pokušaja i neuspjeha, ovaj projekt predstavlja ono na čemu sam završio. U ovom trenutku mislim da je ovo najoptimalniji položaj elemenata koji koriste samo jednu stranu ploče.

Razmišljao sam o stavljanju elemenata na obje strane, ali onda:

• lemljenje bi bilo zaista komplicirano
• Zapravo ne zauzima manje prostora
• SMPS bi imao neki nepravilni oblik, pa bi se moglo montirati u npr. na močvari ili na 9V bateriji vrlo teško postići

Za povezivanje čvorova upotrijebio sam tehniku korištenja gole žice, savijao je u očekivanom obliku putanje i zatim lemio na ploču. Više volim ovu tehniku umjesto lemljenja zbog:

• Korištenje lema za "povezivanje točaka" na PCB -u smatram ludim i nekako neprikladnim. Danas žica za lemljenje sadrži smolu koja se koristi za deoksidiranje lema i površine. Ali upotreba lema kao graditelja staza dovodi do isparavanja smole i ostavlja neke oksidirane dijelove izložene, što smatram da nije tako dobro za sam krug.
• Na PCB -u koji sam koristio povezivanje 2 "točkice" sa lemljenjem je gotovo nemoguće. Lemljenje se drži "točkica" bez uspostavljanja namjenske veze među njima. Ako koristite tiskanu ploču na kojoj su "točkice" izrađene od bakra i vrlo su blizu jedna drugoj, tada izgleda lakše uspostaviti vezu.
• Korištenje lema za kreiranje putanja koristi samo … mnogo lemljenja. Korištenje žice jednostavno je manje "skupo".
• U slučaju greške, može biti zaista teško ukloniti stazu lemljenja i zamijeniti je novom. Korištenje žičane staze relativno je lakši zadatak.
• Korištenje žica čini pouzdaniju vezu.

Nedostatak je što je potrebno više vremena za oblikovanje žice i njeno lemljenje. Ali ako steknete iskustvo, to više nije težak zadatak. Bar sam na to navikao.

Savjeti

• Glavno pravilo postavljanja elemenata je izrezivanje prekomjernih nogu s druge strane ploče, što je moguće bliže dasci. Pomoći će nam kasnije kada postavimo žicu za izgradnju staza.
• Nemojte koristiti noge elemenata za kreiranje putanja. Općenito je dobra ideja to učiniti, ali ako pogriješite ili je vaš element potrebno zamijeniti (npr. Pokvaren), tada je to zaista teško učiniti. Ionako ćete morati presjeći žicu za putovanje, a budući da su noge savijene, može biti izazov izvući element s ploče.
• Pokušajte izgraditi staze iznutra kruga prema van, ili s jedne strane na drugu. Pokušajte izbjeći situaciju kada trebate stvoriti putanju, ali su druge staze već stvorene. Može biti teško držati putnu žicu.
• Nemojte presijecati žicu puta do konačne duljine/oblika prije lemljenja. Uzmite dužu žicu puta, oblikujte je, pomoću trake držite žicu puta u položaju na ploči, lemite je i na kraju prerežite na željena tačka (provjerite fotografije).

Korak 4: Postavljanje elemenata - glavni zadatak

Potrebno je samo slijediti shemu i postaviti element jedan po jedan, režući višak nogu, lemiti ga što je moguće bliže ploči, oblikovati žicu za putovanje, lemiti je i rezati. Ponovite s drugim elementom.

Savjet:

Na fotografijama možete provjeriti kako sam postavio svaki element. Pokušajte samo slijediti ponuđenu shemu. U nekim složenim krugovima koji se bave visokim frekvencijama itd., Induktori su postavljeni odvojeno na ploči zbog magnetskog polja koje može ometati druge elemente. Ali u našem projektu jednostavno nas nije briga za ovaj slučaj. Zato sam induktor postavio direktno na čip MC34063 i ne zanimaju me nikakve smetnje

Korak 5: Rezanje ploče

Morate znati prije, da su PCB ploče zaista tvrde i da ih je zbog toga teško rezati. Prvo sam pokušao upotrijebiti rotacijski alat (fotografija). Linija za rezanje je vrlo glatka, ali je za rezanje trebalo mnogo vremena. Odlučio sam prijeći na običnu pilu za rezanje metala i meni je općenito radilo.

Savjeti:

• Odrežite ploču prije lemljenja svih elemenata. Prvo postavite sve elemente (bez lemljenja), označite mjesta rezanja, uklonite sve elemente, izrežite ploču, a zatim vratite elemente i lemite ih. Prilikom rezanja morate voditi računa o već lemljenim elementima.
• Ja bih radije koristio testeru umjesto rotacionog alata, ali ovo je vjerovatno individualna stvar.

Korak 6: Oblikovanje

Nakon rezanja, upotrijebio sam turpiju za zaglađivanje rubova i zaobljenje uglova.

Konačna veličina ploče bila je 2,5 cm dužine, 2 cm širine i 1,5 cm visine.

Projekat u grubom obliku je gotov. Vreme je za testiranje…

Korak 7: Testiranje operacije

Priključio sam ploču na LED traku (12 LED) za koju je potrebno napajanje od 12V. Postavio sam 5V ulaz (sa USB portom) i pomoću reguliranog otpornika postavio 12V izlaz. Radi savršeno. Zbog relativno velike potrošnje struje, čip MC34063 se zagrijavao. Ostavio sam krug sa LED trakom uključenim nekoliko minuta i bio je stabilan.

Korak 8: Konačni rezultat

Smatram velikim uspjehom što tako mali SMPS može napajati ovu vrstu struje koja vuče struju poput 12 LED dioda.