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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

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, uhvatili ste me. Možda nije manji od ovog koji je izradila tvrtka Murata Manufacturing, ali definitivno nešto što možete sami izgraditi kod kuće pomoću općenito dostupnih elemenata i alata.

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

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

Učinimo to!

Korak 1: Dizajn

Možete pronaći mnogo prilagođenih dizajna napajanja džepne veličine, ali većina njih je imala 2 najveća nedostatka:

• Oni su linearno napajanje, što znači da nisu jako učinkoviti,
• Nisu niti regulirani niti su regulirani u koracima

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

Kao osnovni IC čip za napajanje s 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 izračune za vrijednosti svakog elementa.

Ako to ne želite učiniti 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 izračuna:

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 sklopne frekvencije 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
• Promjenjivi otpornik koji predstavlja omjer otpora R2 do R1: 20kΩ

SAVJETI

• 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 kabeli

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
• Datoteka
• Ljepljiva traka (da, kao alat, a ne kao materijal)
• Vas

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 što sam završio. U ovom trenutku mislim da je ovo najoptimalniji položaj elemenata koji koriste samo jednu stranu ploče.

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

• lemljenje bi bilo doista komplicirano
• Zapravo ne zauzima manje prostora
• SMPS bi imao neki nepravilni oblik, pa bi se ugradnja u npr. močvara 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. No, upotrebom lemljenja kao graditelja staza, smola se isparava, a neki oksidirani dijelovi ostaju izloženi, što smatram da nije tako dobro za sam krug.
• Na PCB -u koji sam koristio povezivanje 2 "točke" s lemljenjem gotovo je nemoguće. Lemljenje se drži "točaka" bez stvaranja namjeravane veze među njima. Ako koristite tiskanu ploču na kojoj su "točkice" izrađene od bakra i vrlo su blizu jedna drugoj, tada izgleda lakše uspostaviti veze.
• Korištenje lemljenja za stvaranje putova koristi samo … mnogo lemljenja. Korištenje žice jednostavno je manje "skupo".
• U slučaju pogreške, može biti jako teško ukloniti stazu lemljenja i zamijeniti je novom. Korištenje žičane staze relativno je lakši zadatak.
• Korištenje žica čini mnogo 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 ja to navikao.

Savjeti

• Glavno pravilo postavljanja elemenata je izrezivanje prekomjernih nogu s druge strane ploče, što bliže dasci. Pomoći će nam kasnije kada ćemo postaviti žicu za izgradnju staza.
• Nemojte koristiti noge elemenata za stvaranje putova. Općenito, to je dobra ideja, ali ako pogriješite ili je vaš element potrebno zamijeniti (npr. Pokvaren), onda je to zaista teško učiniti. Ionako ćete morati presjeći žicu za putovanje, a budući da su noge savijene, izvlačenje elementa s ploče može biti izazovno.
• Pokušajte izgraditi staze iznutra kruga prema van, ili s jedne strane na drugu. Pokušajte izbjeći situaciju kada trebate stvoriti put, ali drugi putovi u okolici su već stvoreni. Žicu za stazu može biti teško držati.
• Nemojte presijecati žicu puta do konačne duljine/oblika prije lemljenja. Uzmite dulju žicu, oblikujte je, pomoću trake držite žicu puta u položaju na ploči, lemite je i na kraju prerežite na željena točka (provjerite fotografije).

Korak 4: Postavljanje elemenata - glavni zadatak

Vi samo trebate slijediti shemu i postaviti element jedan po jedan, izrezujući prekomjerne noge, 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 predviđenu shemu. U nekim složenim sklopovima koji se bave visokim frekvencijama itd., Induktori su postavljeni odvojeni 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 izravno na čip MC34063 i ne zanimaju me nikakve smetnje

Korak 5: Rezanje ploče

Morate znati prije, da su PCB ploče jako 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 ok.

Savjeti:

• Izrežite 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. Tijekom rezanja Morate se pobrinuti za već lemljene elemente.
• Ja bih radije upotrijebio pilu umjesto rotacijskog alata, ali to je vjerojatno individualna stvar.

Korak 6: Oblikovanje

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

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

Projekt u grubom obliku je gotov. Vrijeme je za testiranje…

Korak 7: Testiranje rada

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