Още един най -малък регулиран усилващ SMPS (без SMD): 8 стъпки

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

Пълно име на проекта:

Още едно най -малко регулируемо усилване на DC към DC преобразувател в режим на превключване в режим на превключване, използващо THT (технология с отвори) и без SMD (устройство, монтирано на повърхността)

Добре, добре, разбрахте ме. Може би не е по -малък от този, създаден от компанията Murata Manufacturing, но определено е нещо, което можете да изградите сами у дома, като използвате общодостъпни елементи и инструменти.

Идеята ми беше да създам компактно захранване с превключващ режим за моите малки проекти, базирани на микроконтролер.

Този проект също е един вид урок как да създавате пътища на печатна платка, използвайки плътен проводник, вместо да изграждате пътища с спойка.

Хайде да го направим!

Стъпка 1: Дизайн

Можете да намерите много персонализирани дизайни на захранване с джобни размери, но повечето от тях открих, че имат 2 най-големи недостатъка:

• Те са линейни захранвания, което означава, че не са много ефективни,
• Те или не се регулират, или се регулират поетапно

Моят усилващ преобразувател е захранване с превключващ режим с гладко регулирано изходно напрежение (чрез регулиран резистор). Ако искате да прочетете повече, има отличен документ на microchip.com, който обяснява различните архитектури, плюсовете и минусите на използването на SMPS.

Като основен IC чип за моето захранване в режим на превключване избрах много популярен и общодостъпен чип MC34063. Може да се използва за изграждане на понижаващ (долар), повишаващ (усилващ) преобразувател или инвертор на напрежение само чрез добавяне на някои външни елементи. Много хубаво обяснение как да се проектира SMPS с помощта на MC34063 е направено от Дейв Джоунс във видеото му в YouTube. Силно ви препоръчвам да го гледате и да следвате изчисленията за стойностите на всеки елемент.

Ако не искате да го правите ръчно, можете да използвате онлайн калкулатор за MC34063, за да отговаря на вашите нужди. Можете да използвате този от Madis Kaal или този, предназначен за по -високи напрежения на changpuak.ch.

Избрах елементи само грубо придържайки се към изчисленията:

Избрах най -големите кондензатори, които могат да се поберат на платката. Входните и изходните кондензатори са 220µF 16V. I Имате нужда от по -високо изходно напрежение или по -високо входно напрежение, изберете подходящи кондензатори

• Индуктор L: 100µH, това беше единственият, който получих с размера на самия чип.
• Използвах диод 1N4001 (1A, 50V) Вместо някакъв Шотки диод. Честотата на превключване на този диод е 15 kHz, което е по -малко от моята честота на превключване, която използвах, но по някакъв начин цялата схема работи добре.
• Превключващ кондензатор Ct: 1nF (дава честота на превключване ~ 26kHz)
• Резистор за защита на тока Rsc: 0,22Ω
• Променлив резистор, който представлява съпротивление R2 към R1: 20kΩ

СЪВЕТИ

• Изберете честотата на превключване (като изберете подходящ превключващ кондензатор) в диапазона на Вашия диод (като изберете диода на Shotky вместо този с общо предназначение).
• Изберете кондензаторите с по -голямо максимално напрежение, отколкото искате да предоставите като вход (входящ кондензатор) или се включете към изхода (изходен кондензатор). Напр. 16V кондензатор на входа (с по -висок капацитет) и 50V кондензатор на изхода (с по -малък капацитет), но и двата относително еднакви по размер.

Стъпка 2: Материали и инструменти

Материали, които използвах, но точните стойности силно зависят от вашите нужди:

• Чип MC34063 (Amazon)
• Превключващ кондензатор: 1nF
• Входен кондензатор: 16V, 220µF
• Изходен кондензатор: 16V, 220µF (препоръчвам 50V, 4.7µF)
• Бързо превключващ диод: 1N4001 (Някои Shotky диоди са много по -бързи)
• Резистор: 180Ω (произволна стойност)
• Резистор: 0.22Ω
• Променлив резистор: 0-20kΩ, но можете да използвате 0-50kΩ
• Индуктор: 100µH
• Прототипна печатна платка (BangGood.com)
• Някои къси кабели

Необходими инструменти:

• Станция за запояване (и помощни средства около нея: спояваща тел, смола, ако е необходимо, нещо за почистване на накрайник и т.н …)
• Клещи, диагонални клещи/странични фрези
• Трион или въртящ се инструмент за рязане на дъската
• Файл
• Тиксо (да, като инструмент, а не като материал)
• Вие

Стъпка 3: Поставяне на елементи - начало

Прекарвам много време, за да организирам елементи на дъската в такава конфигурация, така че тя заема възможно най -малко място. След много опити и неуспехи, този проект представя това, което завърших. В този момент мисля, че това е най -оптималното разположение на елементи, използвайки само 1 страна на дъската.

Обмислях да сложа елементи от двете страни, но след това:

• запояването би било наистина сложно
• Всъщност не заема по -малко място
• SMPS би имал някаква неправилна форма, което го монтира в напр. блато или на 9V батерия, много трудно постижима

За свързване на възли използвах техника за използване на гола жица, огъвам я в очакваната форма на път и след това я запоявам към дъската. Предпочитам тази техника, вместо да използвам спойка, поради:

• Използването на спойка за "свързване на точките" на печатна платка смятам за лудо и някак неподходящо. Днес запояващата тел съдържа смола, която се използва за деоксидиране на спойката и повърхността. Но използването на спойка като конструктор на пътища прави смолата да се изпари и оставя някои окислени части на открито, което смятам за не толкова добро за самата верига.
• На PCB, който използвах, свързването на 2 „точки“с спойка е почти невъзможно. Запояването се придържа към "точки", без да прави предвидена връзка между тях. Ако използвате печатната платка, където "точките" са направени от мед и те са много близо една до друга, тогава изглежда по -лесно да направите връзки.
• Използването на спойка за създаване на пътеки използва само … за много спойка. Използването на проводник е просто по -евтино.
• В случай на грешка може да бъде наистина трудно да премахнете стария път на спойка и да го замените с нов. Използването на проводник е сравнително много по-лесна задача.
• Използването на проводници прави много по -надеждна връзка.

Недостатъкът е, че отнема повече време за оформяне на жицата и нейното запояване. Но ако придобиете опит, това вече не е трудна задача. Поне аз просто свикнах.

Съвети

• Основното правило за поставяне на елементите е да изрежете прекалените крака от другата страна на дъската, възможно най -близо до дъската. Това ще ни помогне по -късно, когато ще поставим проводника за изграждане на пътеки.
• Не използвайте краката на елемента, за да създавате пътеки. Като цяло е добра идея да го направите, но ако направите грешка или вашият елемент трябва да бъде заменен (например счупен е), тогава е наистина трудно да го направите. Така или иначе ще трябва да отрежете проводника и тъй като краката са огънати, може да бъде предизвикателство да извадите елемента от дъската.
• Опитайте се да изградите пътеки от вътрешността на веригата към външната страна или от едната страна до другата. Опитайте се да избегнете ситуацията, когато трябва да създадете път, но други пътеки наоколо вече са създадени. Може да е трудно да държите пътеката.
• Не прерязвайте проводника до крайната дължина/форма преди запояване. Вземете по-дълъг проводник, оформете го, използвайте лента, за да задържите проводника в позиция на дъската, запоявайте го и накрая го изрежете на желаната точка (проверете снимките).

Стъпка 4: Поставяне на елементи - основна задача

Просто трябва да следвате схемата и да поставите елемента един по един, като отрежете излишните крака, запоявате го възможно най-близо до дъската, оформяте проводника, запоявате го и изрязвате. Повторете с друг елемент.

Бакшиш:

Можете да проверите на снимки как съм поставил всеки елемент. Опитайте се просто да следвате предоставената схема. В някои сложни схеми, работещи с високи честоти и т.н., индукторите са поставени отделно на платката поради магнитно поле, което може да попречи на други елементи. Но в нашия проект ние просто не се интересуваме от този случай. Ето защо поставих индуктора точно върху чипа MC34063 и не ме интересуват никакви смущения

Стъпка 5: Изрязване на дъската

Трябва да знаете преди, че печатните платки са наистина трудни и поради това трудно се режат. Опитах първо да използвам въртящ се инструмент (снимка). Линията на рязане е много гладка, но отне много време, за да я отрежете. Реших да премина към обикновен трион за рязане на метал и при мен работеше като цяло добре.

Съвети:

• Изрежете дъската преди запояване на всички елементи. Първо поставете всички елементи (без запояване), маркирайте точките на рязане, премахнете всички елементи, изрежете дъската и след това поставете елементите обратно и ги запоявайте. По време на рязането Трябва да се погрижите за вече запоени елементи.
• Бих предпочел да използвам трион вместо ротационен инструмент, но това вероятно е индивидуално нещо.

Стъпка 6: Оформяне

След изрязването използвах пила, за да изгладя ръбовете и да заобля ъглите.

Окончателният размер на дъската беше 2,5 см дължина, 2 см ширина и 1,5 см височина.

Проектът в груб вид е изпълнен. Време е за тестване…

Стъпка 7: Тестване на операцията

Включих платката към LED лента (12 светодиода), която се нуждае от 12V захранване. Задавам 5V вход (с USB порт) и с регулиран резистор настройвам 12V изход. Работи перфектно. Поради относително високия ток, чипът MC34063 се нагряваше. Оставих веригата с включена LED лента за няколко минути и тя беше стабилна.

Стъпка 8: Краен резултат

Считам за голям успех, че такъв малък SMPS може да захранва този вид теглене на ток като 12 светодиода.