Še en najmanjši regulirani ojačevalni SMPS (brez SMD): 8 korakov

2025 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2025-01-23 15:09

Polno ime projekta:

Še eno najmanjše regulirano povečanje pretvornika DC / DC pretvornika na svetu z uporabo THT (tehnologija luknjic) in brez SMD (površinsko nameščena naprava)

V redu, v redu, razumeš me. Morda ni manjši od tistega, ki ga je ustvarilo podjetje Murata Manufacturing, vendar je vsekakor nekaj, kar lahko zgradite sami doma z uporabo splošno dostopnih elementov in orodij.

Moja ideja je bila ustvariti kompaktno napajalno stikalo za moje majhne projekte, ki temeljijo na mikrokrmilniku.

Ta projekt je tudi neke vrste vadnica, kako ustvariti poti na tiskanem vezju s trdno žico, namesto da bi sestavile poti s spajkanjem.

Naredimo to!

1. korak: Oblikovanje

Lahko najdete veliko žepnih velikosti napajalnikov po meri, vendar je večina od njih ugotovila dve največji pomanjkljivosti:

• So linearni napajalniki, kar pomeni, da niso zelo učinkoviti,
• Niso regulirani ali pa so urejeni po korakih

Moj povečevalni pretvornik je stikalno napajanje z gladko regulirano izhodno napetostjo (preko reguliranega upora). Če želite prebrati več, je na microchip.com odličen dokument, ki pojasnjuje različne arhitekture, prednosti in slabosti uporabe SMPS.

Kot osnovni IC čip za napajalno stikalo sem izbral zelo priljubljen in splošno dostopen čip MC34063. Uporablja se lahko za gradnjo stopnjevalnega (buck), povečevalnega (boost) pretvornika ali napetostnega pretvornika samo z dodajanjem nekaterih zunanjih elementov. Zelo lepo razlago, kako oblikovati SMPS z uporabo MC34063, je naredil Dave Jones v svojem videu YouTube. Močno vam priporočam, da si ga ogledate in sledite izračunom vrednosti vsakega elementa.

Če tega ne želite narediti ročno, lahko uporabite spletni kalkulator za MC34063, ki ustreza vašim potrebam. Lahko uporabite tega Madisa Kaala ali tistega, ki je namenjen višjim napetostim na changpuak.ch.

Izbral sem elemente, ki so se grobo držali izračunov:

Izbral sem največje kondenzatorje, ki se lahko prilegajo plošči. Vhodni in izhodni kondenzator sta 220 μF 16V. I Potrebujete višjo izhodno napetost ali večjo vhodno napetost, izberite ustrezne kondenzatorje

• Induktor L: 100µH, to je bil edini, ki sem ga dobil z velikostjo samega čipa.
• Namesto neke Shotky diode sem uporabil diodo 1N4001 (1A, 50V). Preklopna frekvenca te diode je 15 kHz, kar je manj od moje preklopne frekvence, ki sem jo uporabil, vendar nekako celotno vezje deluje v redu.
• Preklopni kondenzator Ct: 1nF (daje preklopno frekvenco ~ 26kHz)
• Tokovni zaščitni upor Rsc: 0,22Ω
• Spremenljiv upor, ki predstavlja razmerje upora R2 do R1: 20kΩ

NAMIGI

• Izberite preklopno frekvenco (z izbiro ustreznega preklopnega kondenzatorja) v območju vaše diode (z izbiro Shotkyjeve diode namesto tiste za splošno uporabo).
• Izberite kondenzatorje z večjo maksimalno napetostjo, kot jo želite vnesti (vhodni kondenzator), ali pa pojdite na izhod (izhodni kondenzator). Npr. 16V kondenzator na vhodu (z večjo kapacitivnostjo) in 50V kondenzator na izhodu (z manjšo kapacitivnostjo), vendar oba relativno enake velikosti.

2. korak: Materiali in orodja

Materiali, ki sem jih uporabil, vendar so natančne vrednosti močno odvisne od vaših potreb:

• Čip MC34063 (Amazon)
• Preklopni kondenzator: 1nF
• Vhodni kondenzator: 16V, 220µF
• Izhodni kondenzator: 16V, 220µF (priporočam 50V, 4.7µF)
• Hitro preklapljanje diode: 1N4001 (Nekatera dioda Shotky je veliko hitrejša)
• Upor: 180Ω (poljubna vrednost)
• Upor: 0,22Ω
• Spremenljiv upor: 0-20 kΩ, lahko pa uporabite 0-50 kΩ
• Induktor: 100µH
• Prototip PCB plošče (BangGood.com)
• Nekaj kratkih kablov

Potrebna orodja:

• Spajkalna postaja (in pripomočki okoli nje: spajkalna žica, smola, če je potrebno, nekaj za čiščenje konice itd.)
• Klešče, diagonalne klešče/stranski rezalniki
• Žaga ali vrtljivo orodje za rezanje plošče
• mapa
• Lepilni trak (da, kot orodje, ne kot material)
• Ti

3. korak: Postavitev elementov - Začetek

Veliko časa porabim za organizacijo elementov na plošči v takšni konfiguraciji, zato zavzame čim manj prostora. Po številnih poskusih in neuspehih ta projekt predstavlja tisto, kar sem končal. V tem trenutku se mi zdi to najbolj optimalna postavitev elementov z uporabo samo ene strani plošče.

Razmišljal sem o postavitvi elementov na obe strani, potem pa:

• spajkanje bi bilo res zapleteno
• Pravzaprav ne zaseda manj prostora
• SMPS bi imel neko nepravilno obliko, zaradi česar bi bil nameščen npr. močvirje ali na 9V baterijo zelo težko doseči

Za povezavo vozlišč sem uporabil tehniko uporabe gole žice, jo upognil v pričakovani obliki poti in jo nato spajkal na ploščo. Raje uporabljam to tehniko namesto spajkanja zaradi:

• Z uporabo spajkanja za "povezovanje pik" na tiskanem vezju se mi zdi noro in nekako neprimerno. Danes spajkalna žica vsebuje smolo, ki se uporablja za deoksidiranje spajkanja in površine. Toda z uporabo spajkanja kot graditelja poti smola izhlapi in nekateri oksidirani deli ostanejo izpostavljeni, kar se mi zdi ne tako dobro za samo vezje.
• Na tiskanem vezju, ki sem ga uporabil, je povezovanje 2 "pik" s spajkanjem skoraj nemogoče. Spajkalnik se drži "pik", ne da bi med njimi vzpostavil predvideno povezavo. Če uporabljate tiskano vezje, kjer so "pike" iz bakra in so zelo blizu drug drugemu, je videti lažje vzpostaviti povezavo.
• Uporaba spajkanja za ustvarjanje poti uporablja le … veliko spajkanja. Uporaba žice je le cenejša.
• V primeru napake je zelo težko odstraniti staro pot spajkanja in jo zamenjati z novo. Uporaba žične poti je relativno lažja naloga.
• Uporaba žic omogoča veliko bolj zanesljivo povezavo.

Pomanjkljivost je, da traja več časa za oblikovanje žice in njeno spajkanje. Če pa imaš nekaj izkušenj, to ni več težka naloga. Vsaj tega sem se že navadila.

Nasveti

• Glavno pravilo za postavitev elementov je, da presežete noge na drugi strani deske, čim bližje deski. Pomagalo nam bo kasneje, ko bomo žico postavili za gradnjo poti.
• Za ustvarjanje poti ne uporabljajte nog elementa. Na splošno je to dobro narediti, če pa naredite napako ali če je treba vaš element zamenjati (npr. Pokvarjen), je to res težko storiti. Vseeno boste morali prerezati žico za pot in ker so noge upognjene, je lahko težko izvleči element iz plošče.
• Poskusite zgraditi poti od znotraj vezja navzven ali z ene strani na drugo. Poskusite se izogniti situacijam, ko morate ustvariti pot, druge poti okoli pa so že ustvarjene. Žico za pot je lahko težko držati.
• Pred spajkanjem ne odrežite žice poti do končne dolžine/oblike. Vzemite daljšo žico, jo oblikujte, s trakom držite pot žice v položaju na plošči, jo spajkajte in jo na koncu prerežite želeno točko (preverite fotografije).

4. korak: Postavitev elementov - glavna naloga

Morate samo slediti shemi in element postaviti enega za drugim, tako da odrežete odvečne noge, ga spajkate čim bližje deski, oblikujete pot-žico, jo spajkate in razrežete. Ponovite z drugim elementom.

Nasvet:

Na fotografijah lahko preverite, kako sem postavil vsak element. Poskusite samo slediti priloženi shemi. V nekaterih kompleksnih vezjih, ki se ukvarjajo z visokimi frekvencami itd., So induktorji ločeni na plošči zaradi magnetnega polja, ki lahko moti druge elemente. Toda v našem projektu nas ta primer preprosto ne zanima. Zato sem induktor postavil neposredno na čip MC34063 in me ne zanimajo nobene motnje

5. korak: Rezanje plošče

Morate vedeti, da so plošče iz PCB res trde in jih je zaradi tega težko rezati. Najprej sem poskušal uporabiti vrtljivo orodje (fotografija). Rezalna linija je zelo gladka, vendar je rezanje trajalo zelo dolgo. Odločil sem se, da preidem na običajno žago za rezanje kovine in zame je delovalo na splošno v redu.

Nasveti:

• Odrežite ploščo, preden spajkate vse elemente. Najprej postavite vse elemente (brez spajkanja), označite rezalne točke, odstranite vse elemente, odrežite ploščo, nato pa elemente postavite nazaj in jih spajkajte. Med rezanjem morate skrbeti za že spajkane elemente.
• Namesto rotacijskega orodja bi raje uporabil žago, vendar je to verjetno stvar posameznika.

6. korak: Oblikovanje

Po rezanju sem z pilico zgladil robove in zaokrožil vogale.

Končna velikost deske je bila 2,5 cm dolžine, 2 cm širine in 1,5 cm višine.

Projekt v grobi obliki je narejen. Čas je za testiranje…

7. korak: Preizkusite delovanje

Ploščo sem priključil na LED trak (12 LED), ki potrebuje 12V napajanje. I Nastavim 5V vhod (opremljen z vrati USB) in z reguliranim uporom nastavim 12V izhod. Deluje odlično. Zaradi relativno velikega porabe toka se je čip MC34063 segreval. Vezje sem pustil prižgano za nekaj minut in je bilo stabilno.

8. korak: Končni rezultat

Menim, da je velik uspeh, da lahko tako majhen SMPS napaja tovrstne tokove, kot je 12 LED.