Проектиране на PDB с висока мощност (разпределителна платка за мощност) за Pixhawk: 5 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Печатна платка, която ги захранва всички!

Понастоящем повечето от материалите, от които се нуждаете, за да създадете дрон, се предлагат евтино в интернет, така че идеята за създаване на самостоятелно разработена печатна платка изобщо не си заслужава, с изключение на няколко случая, когато искате да направите странен и мощен дрон. В такъв случай по -добре бъдете изобретателни или имайте урок по Instructables за това …;)

Стъпка 1: Цели

Целите на тази печатна платка (и причините, поради които тя не може да бъде намерена в интернет) са:

1.- Той трябва да захранва Pixhawk 4 с текущата мярка, измерването на напрежението и същия конектор.

2.- Трябва да има входно-изходни и FMU конектори, насочени към щифтовете, CAP и ADC не са необходими в моя случай.

3.- Трябва да може да захранва 5 двигателя с комбиниран максимален ток 200A, Да, 0, 2 KiloAmperes!

Забележка: Той все още е полезен за проекти с по -малко двигатели или по -малък ток. Това е само моят случай.

Стъпка 2: Схеми и избор на компоненти

Добре, сега знаем какво искаме да направим. За да продължим, ще проектираме схемите.

Ако не искате да разбирате електрониката зад тази платка, просто копирайте схемите и преминете към следващата стъпка.

Схемите могат да бъдат разделени на две основни части, DCDC за захранване на pixhawk и разпределение на мощността на двигателите.

С DCDC най -лесният начин би бил използването на Traco Power DCDC и избягването на проектирането му, но тъй като не ми харесва лесният начин, ще използвам LM5576MH от Texas Instruments. Тази интегрирана е DCDC, която може да управлява изход до 3А и нейният лист с данни ви казва цялата информация за необходимите връзки и компоненти и дава формулите, за да получите желаните спецификации на DCDC, променящи използваните компоненти.

С това дизайнът на DCDC за Pixhawk в моя случай завършва така, както се вижда на снимката.

От друга страна, разпределението на мощността се състои от засичането на тока и напрежението и самото разпределение, което ще бъде разгледано в следващата стъпка.

Сензорът за напрежение просто ще бъде делител на напрежение, който при максималното си напрежение от 60 V (максимално напрежение, поддържано от DCDC), издава 3.3V сигнал.

Настоящото измерване е малко по -сложно, дори ние все още ще използваме закона на Ом. За да усетим тока ще използваме шунтиращи резистори. За да се увеличи максимално тока, който могат да издържат, ще се използват 10W резистори. С тази мощност най -малките SMD шунтиращи резистори, които можех да намеря, са от 0.5mohm.

Комбинирайки предишните данни и формулата за мощност, W = I² × R, максималният ток е 141A, което не е достатъчно. Ето защо ще се използват два паралелни резистора паралелно, така че еквивалентното съпротивление да бъде 0,25 mohm и след това максималният ток желаните 200А. Тези резистори ще бъдат свързани към INA169 също от инструменти на Тексас и, както в DCDC, неговият дизайн ще бъде направен съгласно листа с данни.

И накрая, използваните конектори са от серията GHS от JST конектори и се следва изваждането от pixhawk 4, за да се направи правилната връзка.

Забележка: Нямах компонента INA169 в Altium, затова просто използвах регулатор на напрежение със същия отпечатък.

Забележка 2: Забележете, че някои компоненти са поставени, но стойността казва НЕ, това означава, че те няма да се използват, освен ако нещо в дизайна не работи грешно.

Стъпка 3: Проектиране на печатни платки с Altium Designer

В тази стъпка ще се извърши маршрутизиране на печатната платка.

Първото нещо, което трябва да се направи, е да поставите компонентите и да определите формата на дъската. В този случай ще бъдат направени две различни зони, DCDC и конектори, и захранващата зона.

В зоната на захранване подложките са извън платката, така че след термично запояване може да се използва някаква термосвиваща се тръба и връзката остава добре защитена.

След като това бъде направено, следва маршрутизацията на компонентите, за да се направят двата слоя ефективно и да се използват по -големи следи в захранващите връзки. И помнете, няма прави ъгли в следите!

След като маршрутизирането е извършено, а не преди, полигоните се прилагат, тук ще има GND полигон на долния слой и друг на горния слой, но само покриващ DCDC и зоната на съединителите. Зоната на захранване на горния слой ще се използва за входно напрежение, както е показано на третото изображение.

И накрая, тази платка не може да се справи с 200А, за която е проектирана, така че някои зони на полигона ще бъдат изложени без копринено сито, както се вижда на последните две изображения, така че някои непокрити проводници да бъдат запоени там и след това количеството ток, който може преминаването през дъската е повече от достатъчно, за да изпълним нашите изисквания.

Стъпка 4: Създаване на Gerber файлове за JLCPCB

След като дизайнът приключи, той трябва да стане реалност. За да направите това, най -добрият производител, с когото съм работил, е JLCPCB, те проверяват борда ви дори преди да платите за него, така че ако открият някаква грешка с него, можете да го поправите, без да губите пари, и повярвайте ми, това е истински спасител.

Тъй като тази дъска е двуслойна и е по -малка от 10x10 cm, 10 единици струват само 2 $ + доставката, очевидно по -добър вариант, отколкото да го направите сами, защото за ниска цена получавате перфектно качество.

За да им изпратите дизайна, той трябва да бъде експортиран в гербер файлове, те имат уроци за Altium, Eagle, Kikad и Diptrace.

Накрая тези файлове просто трябва да бъдат качени на уебсайта им с цитати.

Стъпка 5: Край

И това е!

Когато печатната платка пристигне, идва хладната част, запояване и тестване. И разбира се! Ще кача още снимки!

През следващата седмица ще запоя моя прототип и ще го тествам, така че ако искате да направите този проект, изчакайте, докато и двата от следващия знак за състояние са ОК. С това ще избегна всяка грешна работа или подмяна на съпротива

Припой: ОЩЕ НЕ

Тест: НЕ

Забележете, че това е SMD запояване, ако за първи път запоявате или нямате хубав поялник, помислете дали да не направите друг проект, тъй като това може да бъде източник на проблеми.

Ако някой се съмнява в процеса не се съмнявайте да се свържете с мен.

Също така, ако го направите, моля, бих искал да го знам и видя!