Nok en liten regulert boost SMPS (ingen SMD): 8 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Fullstendig prosjektnavn:

Enda en verdens minste regulerte boost DC til DC -omformer switch -strømforsyning ved hjelp av THT (gjennom hullteknologi) og ingen SMD (overflatemontert enhet)

OK, ok, du har meg. Kanskje den ikke er mindre enn denne som er laget av Murata Manufacturing company, men definitivt noe du kan bygge selv hjemme ved å bruke lett tilgjengelige elementer og verktøy.

Min idé var å lage en kompakt brytermodus strømforsyning for mine små mikrokontrollerbaserte prosjekter.

Dette prosjektet er også en slags opplæring i hvordan du oppretter baner på et PCB ved hjelp av solid wire i stedet for å bygge stier med loddetinn.

La oss gjøre det!

Trinn 1: Design

Du kan finne mange tilpassede design i strømforsyning i lommestørrelse, men de fleste av dem jeg fant hadde to største ulemper:

• De er lineære strømforsyninger, noe som betyr at de ikke er veldig effektive,
• De er enten ikke regulert eller regulert i trinn

Min oppgraderingskonverter er en brytermodus med en jevn regulert utgangsspenning (via regulert motstand). Hvis du vil lese mer, er det et utmerket dokument på microchip.com som forklarer forskjellige arkitekturer, fordeler og ulemper ved bruk av SMPS.

Som en base IC -chip for strømbryteren min for brytermodus, valgte jeg veldig populær og ofte tilgjengelig chip MC34063. Den kan brukes til å bygge ned-ned (buck), trinn-opp (boost) omformer eller spenningsomformer bare ved å legge til noen eksterne elementer. Veldig fin forklaring på hvordan du designer SMPS ved hjelp av MC34063 ble gjort av Dave Jones i hans YouTube -video. Jeg anbefaler deg på det sterkeste å se den og følge beregningene for verdier for hvert element.

Hvis du ikke vil gjøre det manuelt, kan du bruke online kalkulator for MC34063 for å passe dine behov. Du kan bruke denne av Madis Kaal eller den som er designet for høyere spenning på changpuak.ch.

Jeg valgte elementer som bare grovt holdt meg til beregningene:

Jeg valgte de største kondensatorene som kunne passe på brettet. Inngangs- og utgangskondensatorer er 220µF 16V. I Du trenger høyere utgangsspenning eller trenger høyere inngangsspenning, velg kondensatorer som passer

• Induktor L: 100µH, dette var den eneste jeg fikk med størrelsen på selve brikken.
• Jeg brukte diode 1N4001 (1A, 50V) I stedet for noen Shotky -diode. Koblingsfrekvensen til denne dioden er 15 kHz, noe som er mindre enn min byttefrekvens jeg brukte, men på en eller annen måte fungerer hele kretsen helt fint.
• Koblingskondensator Ct: 1nF (det gir koblingsfrekvens ~ 26kHz)
• Strømbeskyttelsesmotstand Rsc: 0,22Ω
• Variabel motstand som representerer motstandsforholdet R2 til R1: 20kΩ

Tips

• Velg koblingsfrekvensen (ved å velge riktig koblingskondensator) i et område av din diode (ved å velge Shotkys diode i stedet for en generell).
• Velg kondensatorene med mer maks spenning enn du vil gi som inngang (inngangskondensator) eller gå på utgangen (utgangskondensator). F.eks. 16V kondensator på inngangen (med høyere kapasitans) og 50V kondensator på utgangen (med mindre kapasitans), men begge relativt like store.

Trinn 2: Materialer og verktøy

Materialer jeg brukte, men eksakte verdier avhenger strengt av dine behov:

• Chip MC34063 (Amazon)
• Koblingskondensator: 1nF
• Inngangskondensator: 16V, 220µF
• Utgangskondensator: 16V, 220µF (jeg anbefaler 50V, 4,7µF)
• Rask byttediode: 1N4001 (Noen Shotky -dioder er mye raskere)
• Motstand: 180Ω (vilkårlig verdi)
• Motstand: 0,22Ω
• Variabel motstand: 0-20kΩ, men du kan bruke 0-50kΩ
• Induktor: 100µH
• Prototype PCB -kort (BangGood.com)
• Noen korte kabler

Nødvendige verktøy:

• Loddestasjon (og verktøy rundt det: loddetråd, harpiks om nødvendig, noe å rengjøre et tips, osv …)
• Tang, diagonal tang/sidekutter
• Sag eller roterende verktøy for å kutte brettet
• Fil
• Duct tape (ja, som et verktøy, ikke som materiale)
• Du

Trinn 3: Plassering av elementer - begynnelse

Jeg bruker mye tid på å organisere elementer på tavlen i en slik konfigurasjon, så det tar så mindre plass som mulig. Etter mange forsøk og feil, presenterer dette prosjektet det jeg endte opp med. For øyeblikket tror jeg at dette er den mest optimale plasseringen av elementer som bare bruker 1 side av brettet.

Jeg vurderte å sette elementer på begge sider, men da:

• lodding ville være veldig komplisert
• Det tar faktisk ikke mindre plass
• SMPS ville ha en uregelmessig form, noe som gjør montering av den f.eks. en myr eller et 9V batteri veldig vanskelig å oppnå

For å koble til noder brukte jeg en teknikk for å bruke en ledning, bøye den i en forventet form av en bane og deretter lodde den til brettet. Jeg foretrekker denne teknikken i stedet for å bruke loddetinn, på grunn av:

• Å bruke loddetinn til å "koble prikkene" på en PCB anser jeg som gal og på en eller annen måte upassende. I dag inneholder loddetråd en harpiks som brukes til å avoksydere loddetinn og overflaten. Men ved å bruke loddetinn som en veibygger, får harpiksen til å fordampe og etterlate noen oksiderte deler utsatt, noe jeg anser som ikke så bra for kretsen selv.
• På PCB jeg brukte, er det nesten umulig å koble 2 "prikker" til et loddetinn. Loddetinn holder seg til "prikker" uten å lage en tiltenkt forbindelse mellom dem. Hvis du bruker kretskortet der "prikker" er laget av kobber og de er veldig nær hverandre, så ser det lettere ut å lage tilkoblinger.
• Å bruke loddetinn til å lage stier bruker bare … til mye loddetinn. Å bruke ledning er bare mindre "dyrt".
• I tilfelle feil kan det være veldig vanskelig å fjerne gammel loddebane og erstatte den med en ny. Det er relativt mye enklere å bruke wire-path.
• Bruk av ledninger gir mye mer pålitelig tilkobling.

Ulempen er at det tar mer tid å forme ledningen og lodde den. Men hvis du får litt erfaring er det ikke en vanskelig oppgave lenger. Jeg pleide i det minste bare å være det.

Tips

• Hovedregelen for å plassere elementene er å kutte de overdrevne bena på den andre siden av brettet, så nær brettet som mulig. Det vil hjelpe oss senere når vi skal plassere ledningen for å bygge stier.
• Ikke bruk elementets ben for å lage stier. Vanligvis er det en god idé å gjøre det, men hvis du gjør en feil, eller elementet ditt må byttes ut (f.eks. Er det ødelagt), så er det veldig vanskelig å gjøre det. Du må uansett kutte banetråden, og fordi bena er bøyde, kan det være utfordrende å trekke ut elementet fra brettet.
• Prøv å bygge stier fra innsiden av kretsen til utsiden, eller fra den ene siden til den andre. Prøv å unngå situasjonen når du trenger å lage en bane, men andre stier rundt er allerede opprettet. Det kan være vanskelig å holde banetråden.
• Ikke kutt banetråden til den endelige lengden/formen før lodding. Ta lengre banetråd, form den, bruk en tape for å holde banetråden i en posisjon på brettet, lodd den og til slutt klippe den på en ønsket punkt (sjekk bildene).

Trinn 4: Plassering av elementer - hovedoppgave

Du trenger bare å følge skjemaet og plassere elementet ett etter ett, kutte de overdrevne benene, lodde det så nær brettet som mulig, forme banetråden, lodde det og kutte. Gjenta med et annet element.

Tips:

Du kan se på et bilde hvordan jeg plasserte hvert element. Prøv bare å følge den oppgitte ordningen. I noen komplekse kretser som omhandler høye frekvenser osv., Plasseres induktorer atskilt på brettet på grunn av magnetfelt som kan forstyrre andre elementer. Men i vårt prosjekt bryr vi oss bare ikke om denne saken. Derfor plasserte jeg induktoren rett på MC34063 -brikken, og jeg bryr meg ikke om forstyrrelser

Trinn 5: Skjære brettet

Du må vite før at PCB -plater er veldig harde og på grunn av dette vanskelige å kutte. Jeg prøvde først å bruke et roterende verktøy (foto). Skjærelinjen er veldig glatt, men det tok veldig lang tid å klippe den. Jeg bestemte meg for å bytte til en vanlig sag for å kutte metall, og for meg fungerte det generelt ok.

Tips:

• Skjær brettet før du lodder alle elementene. Plasser først alle elementene (ingen lodding), merk av skjærepunkter, fjern alle elementene, skjær brettet og sett deretter elementene tilbake og lodd dem. Under skjæringen må du ta vare på allerede loddede elementer.
• Jeg foretrekker å bruke sag i stedet for roterende verktøy, men dette er sannsynligvis en individuell ting.

Trinn 6: Forming

Etter kutting brukte jeg en fil til å glatte kantene og runde hjørnene.

Den endelige størrelsen på brettet var 2,5 cm lengde, 2 cm bredde og 1,5 cm høyde.

Prosjektet i sin grove form er ferdig. Tid for testing …

Trinn 7: Testing

Jeg koblet kortet til en LED -stripe (12 lysdioder) som trenger 12V strømforsyning. Jeg angir 5V -inngang (delt med USB -port) og ved hjelp av regulert motstand satte jeg opp 12V -utgang. Det fungerer perfekt. På grunn av den relativt høye strømmen som ble trukket, ble MC34063 -brikken varm. Jeg forlot kretsen med LED -stripe på i noen minutter, og den var stabil.

Trinn 8: Sluttresultat

Jeg anser det som en stor suksess at en så liten SMPS kan drive opp denne typen nåværende tegning som 12 lysdioder.