Endnu en mindste reguleret boost SMPS (ingen SMD): 8 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Fuldt projektnavn:

Endnu en anden verdens mindste regulerede boost DC til DC converter switch mode strømforsyning ved hjælp af THT (gennem hullet teknologi) og ingen SMD (overflademonteret enhed)

OK, ok, du har mig. Måske er den ikke mindre end denne, der er skabt af Murata Manufacturing company, men bestemt noget, du kan bygge selv i hjemmet ved hjælp af almindeligt tilgængelige elementer og værktøjer.

Min idé var at oprette en kompakt switch -strømforsyning til mine små mikrokontrollerbaserede projekter.

Dette projekt er også en slags tutorial om, hvordan man opretter stier på et printkort ved hjælp af solid wire i stedet for at bygge stier med et loddemateriale.

Lad os gøre det!

Trin 1: Design

Du kan finde mange brugerdefinerede designs i lommestørrelse, men de fleste af dem fandt jeg havde 2 største ulemper:

• De er lineære strømforsyninger, hvilket betyder, at de ikke er særlig effektive,
• De er enten ikke reguleret eller reguleret i trin

Min step-up converter er en switch-mode strømforsyning med en jævn reguleret udgangsspænding (via reguleret modstand). Hvis du vil læse mere, er der et glimrende dokument på microchip.com, der forklarer forskellige arkitekturer, fordele og ulemper ved at bruge SMPS'er.

Som en base IC -chip til min switch mode -strømforsyning valgte jeg meget populær og almindeligt tilgængelig chip MC34063. Det kan bruges til at bygge step-down (buck), step-up (boost) -omformer eller spændingsomformer bare ved at tilføje nogle eksterne elementer. Meget flot forklaring på, hvordan man designer SMPS ved hjælp af MC34063, blev udført af Dave Jones i hans YouTube -video. Jeg anbefaler dig stærkt at se det og følge beregningerne for værdier for hvert element.

Hvis du ikke vil gøre det manuelt, kan du bruge online lommeregner til MC34063, så det passer til dine behov. Du kan bruge denne af Madis Kaal eller den, der er designet til højere spændinger på changpuak.ch.

Jeg valgte elementer, der kun groft nok holdt fast i beregningerne:

Jeg valgte de største kondensatorer, der kunne passe på tavlen. Input og output kondensatorer er 220µF 16V. I Du har brug for højere udgangsspænding eller har brug for højere indgangsspænding, vælg kondensatorer, der passer

• Induktor L: 100µH, dette var den eneste, jeg fik med størrelsen på selve chippen.
• Jeg brugte diode 1N4001 (1A, 50V) I stedet for en Shotky -diode. Skiftefrekvensen for denne diode er 15 kHz, hvilket er mindre end min skiftefrekvens, jeg brugte, men på en eller anden måde fungerer hele kredsløbet fint.
• Omskiftningskondensator Ct: 1nF (det giver koblingsfrekvens ~ 26kHz)
• Strømbeskyttelsesmodstand Rsc: 0,22Ω
• Variabel modstand, der repræsenterer modstandsforhold R2 til R1: 20kΩ

Tips

• Vælg skiftefrekvensen (ved at vælge den korrekte kondensator) i et område af din diode (ved at vælge Shotkys diode i stedet for en generel).
• Vælg kondensatorerne med mere maks. Spænding, end du vil angive som input (input kondensator) eller kom på output (output kondensator). F.eks. 16V kondensator på indgangen (med højere kapacitans) og 50V kondensator på udgangen (med mindre kapacitans), men begge relativt samme størrelse.

Trin 2: Materialer og værktøjer

Materialer jeg brugte, men de nøjagtige værdier afhænger strengt af dine behov:

• Chip MC34063 (Amazon)
• Omskiftningskondensator: 1nF
• Indgangskondensator: 16V, 220µF
• Udgangskondensator: 16V, 220µF (jeg anbefaler 50V, 4,7µF)
• Hurtig skiftende diode: 1N4001 (Nogle Shotky -dioder er meget hurtigere)
• Modstand: 180Ω (vilkårlig værdi)
• Modstand: 0,22Ω
• Variabel modstand: 0-20kΩ, men du kan bruge 0-50kΩ
• Induktor: 100µH
• Prototype printkort (BangGood.com)
• Nogle korte kabler

Nødvendige værktøjer:

• Loddemodul (og hjælpemidler omkring det: loddetråd, harpiks, hvis det er nødvendigt, noget at rengøre et tip osv.)
• Tænger, diagonal tang/sideskærer
• Sav eller roterende værktøj til at skære brættet
• Fil
• Gaffatape (ja, som et værktøj, ikke som materiale)
• Du

Trin 3: Placering af elementer - begyndelse

Jeg bruger meget tid på at organisere elementer på tavlen i sådan en konfiguration, så det optager så mindre plads som muligt. Efter mange forsøg og fejl, præsenterer dette projekt, hvad jeg endte med. I øjeblikket tror jeg, at dette er den mest optimale placering af elementer, der kun bruger 1 side af brættet.

Jeg overvejede at sætte elementer på begge sider, men så:

• lodning ville være virkelig kompliceret
• Det fylder faktisk ikke mindre
• SMPS ville have en eller anden uregelmæssig form, hvilket ville gøre at montere den i f.eks. en mose eller på et 9V batteri meget svært at opnå

For at forbinde noder brugte jeg en teknik til at bruge en ledning, bøje den i en forventet form af en sti og derefter lodde den til brættet. Jeg foretrækker denne teknik i stedet for at bruge et loddemiddel på grund af:

• Ved at bruge loddetin til at "forbinde prikkerne" på et printkort anser jeg det for skørt og på en eller anden måde upassende. I dag indeholder loddetråd en harpiks, der bruges til at deoxidere loddet og overfladen. Men ved at bruge loddetin som en sti -bygningsværktøj får harpiksen til at fordampe og efterlade nogle oxiderede dele udsat, hvilket jeg anser for ikke så godt for selve kredsløbet.
• På PCB, jeg brugte, er det næsten næsten umuligt at forbinde 2 "prikker" med et loddetin. Lodning klæber til "prikker" uden at lave en tilsigtet forbindelse mellem dem. Hvis du bruger printkortet, hvor "prikker" er lavet af kobber, og de er meget tæt på hinanden, så ser det lettere ud til at oprette forbindelser.
• Brug af lodde til at oprette stier bruger bare … til meget lodning. At bruge en ledning er bare mindre "dyrt".
• I tilfælde af en fejl kan det være virkelig svært at fjerne den gamle loddebane og erstatte den med en ny. Ved hjælp af wire-path er det relativt meget lettere opgave.
• Brug af ledninger gør meget mere pålidelig forbindelse.

Ulempen er, at det tager mere tid at forme tråden og lodde den. Men hvis du får noget erfaring, er det ikke en hård opgave længere. Jeg plejede i hvert fald bare at bruge det.

Tips

• Hovedreglen for at placere elementerne er at skære de overdrevne ben på den anden side af brættet, så tæt på brættet som muligt. Det vil hjælpe os senere, når vi vil placere ledningen til at bygge stier.
• Brug ikke elementets ben til at oprette stier. Generelt er det en god idé at gøre det, men hvis du laver en fejl, eller dit element skal udskiftes (f.eks. Er det ødelagt), så er det virkelig svært at gøre det. Du bliver alligevel nødt til at skære banetråden, og fordi benene er bøjede, kan det være udfordrende at trække elementet ud af brættet.
• Prøv at bygge stier inde fra kredsløbet til ydersiden eller fra den ene side til den anden. Prøv at undgå situationen, når du skal oprette en sti, men andre stier rundt er allerede oprettet. Det kan være svært at holde vejledningen.
• Skær ikke banetråden til den endelige længde/form før lodning. Tag længere stiltråd, form den, brug en tape til at holde banetråden i en position på brættet, lod den og til sidst skæres den ved en det ønskede punkt (tjek fotos).

Trin 4: Placering af elementer - hovedopgave

Du skal bare følge skematikken og placere elementet et efter et, skære de overdrevne ben, lodde det så tæt på brættet som muligt, forme sti-ledningen, lodde det og skære. Gentag med et andet element.

Tip:

Du kan kontrollere på et foto, hvordan jeg placerede hvert element. Prøv bare at følge den medfølgende ordning. I nogle komplekse kredsløb, der omhandler høje frekvenser osv., Placeres induktorer adskilt på kortet på grund af magnetfelt, som kan forstyrre andre elementer. Men i vores projekt er vi bare ligeglade med denne sag. Derfor placerede jeg induktoren lige direkte oven på MC34063 -chippen, og jeg er ligeglad med interferenser

Trin 5: Skæring af brættet

Du skal vide før, at printplader er virkelig hårde og på grund af dette vanskelige at skære. Jeg forsøgte først at bruge et roterende værktøj (foto). Skærelinjen er meget glat, men det tog meget lang tid at skære den. Jeg besluttede at skifte til en almindelig sav for at skære metal, og for mig fungerede det generelt ok.

Tips:

• Skær brættet inden lodning af alle elementer. Først skal du placere alle elementerne (ingen lodning), markere skærepunkter, fjerne alle elementerne, skære brættet og derefter lægge elementerne tilbage og lodde dem. Under skæringen skal du passe på allerede lodde elementer.
• Jeg foretrækker at bruge sav i stedet for roterende værktøj, men det er nok en individuel ting.

Trin 6: Formning

Efter skæring brugte jeg en fil til at glatte kanterne og runde hjørnerne.

Bordets endelige størrelse var 2,5 cm længde, 2 cm bredde og 1,5 cm højde.

Projektet i sin grove form er udført. Tid til test …

Trin 7: Test af drift

Jeg sluttede kortet til en LED -stribe (12 lysdioder), som har brug for 12V strømforsyning. Jeg indstiller 5V -input (delt med USB -port), og ved hjælp af reguleret modstand konfigurerede jeg 12V -output. Det fungerer perfekt. På grund af den relativt høje strøm, der blev trukket, blev MC34063 -chippen varm. Jeg forlod kredsløbet med LED -stribe i nogle minutter, og det var stabilt.

Trin 8: Endeligt resultat

Jeg betragter det som en stor succes, at sådan en lille SMPS kan drive denne form for strømtrækning som 12 lysdioder.