Ακόμα ένα μικρότερο ρυθμιζόμενο Boost SMPS (Χωρίς SMD): 8 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Πλήρες όνομα έργου:

Ακόμα μια άλλη μικρότερη ρυθμιζόμενη παροχή ρεύματος σε λειτουργία μετατροπέα μετατροπέα DC σε DC με χρήση THT (μέσω τεχνολογίας οπών) και χωρίς SMD (επιφανειακή συσκευή)

Εντάξει, εντάξει, με πήρες. Σως δεν είναι μικρότερο από αυτό που δημιουργήθηκε από την εταιρεία Murata Manufacturing, αλλά σίγουρα κάτι που μπορείτε να φτιάξετε μόνοι σας στο σπίτι χρησιμοποιώντας κοινά προσβάσιμα στοιχεία και εργαλεία.

Η ιδέα μου ήταν να δημιουργήσω ένα συμπαγές τροφοδοτικό λειτουργίας διακόπτη για τα μικρά μου έργα βασισμένα σε μικροελεγκτές.

Αυτό το έργο είναι επίσης ένα είδος σεμιναρίου για το πώς μπορείτε να δημιουργήσετε διαδρομές σε ένα PCB χρησιμοποιώντας σταθερό σύρμα αντί να δημιουργήσετε διαδρομές με συγκόλληση.

Ας το κάνουμε!

Βήμα 1: Σχεδιασμός

Μπορείτε να βρείτε πολλά προσαρμοσμένα σχέδια τροφοδοσίας σε μέγεθος τσέπης, αλλά τα περισσότερα από αυτά τα βρήκα είχαν 2 μεγαλύτερα μειονεκτήματα:

• Είναι γραμμικά τροφοδοτικά, που σημαίνει ότι δεν είναι πολύ αποδοτικά,
• Either δεν ρυθμίζονται ή ρυθμίζονται σταδιακά

Ο επιταχυνόμενος μετατροπέας μου είναι ένα τροφοδοτικό με λειτουργία μεταγωγής με ομαλή ρυθμιζόμενη τάση εξόδου (μέσω ρυθμιζόμενης αντίστασης). Αν θέλετε να διαβάσετε περισσότερα, υπάρχει ένα εξαιρετικό έγγραφο στο microchip.com που εξηγεί διαφορετικές αρχιτεκτονικές, πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της χρήσης SMPS.

Ως βασικό τσιπ IC για το τροφοδοτικό λειτουργίας διακόπτη, επέλεξα πολύ δημοφιλές και κοινά διαθέσιμο τσιπ MC34063. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή μετατροπέα αναβάθμισης (buck), step-up (boost) ή μετατροπέα τάσης προσθέτοντας μερικά εξωτερικά στοιχεία. Πολύ ωραία εξήγηση για το πώς να σχεδιάσετε το SMPS χρησιμοποιώντας το MC34063 έγινε από τον Dave Jones στο βίντεο του στο YouTube. Σας συνιστώ ανεπιφύλακτα να το παρακολουθήσετε και να ακολουθήσετε τους υπολογισμούς για τις τιμές κάθε στοιχείου.

Εάν δεν θέλετε να το κάνετε χειροκίνητα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την ηλεκτρονική αριθμομηχανή για το MC34063 για να ταιριάζει στις ανάγκες σας. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτό το Madis Kaal ή αυτό που έχει σχεδιαστεί για υψηλότερες τάσεις στο changpuak.ch.

Διάλεξα στοιχεία που κολλάνε μόνο στους υπολογισμούς:

Διάλεξα τους μεγαλύτερους πυκνωτές που χωρούσαν στον πίνακα. Οι πυκνωτές εισόδου και εξόδου είναι 220μF 16V. I Χρειάζεστε υψηλότερη τάση εξόδου ή μεγαλύτερη τάση εισόδου, επιλέξτε πυκνωτές που ταιριάζουν

• Επαγωγέας L: 100μH, αυτό ήταν το μόνο που πήρα με το μέγεθος του ίδιου του τσιπ.
• Χρησιμοποίησα τη δίοδο 1N4001 (1A, 50V) αντί για κάποια δίοδο Shotky. Η συχνότητα μεταγωγής αυτής της διόδου είναι 15kHz, η οποία είναι μικρότερη από τη συχνότητα μεταγωγής που χρησιμοποίησα, αλλά κατά κάποιο τρόπο ολόκληρο το κύκλωμα λειτουργεί μια χαρά.
• Πυκνωτής εναλλαγής Ct: 1nF (δίνει συχνότητα μεταγωγής ~ 26kHz)
• Αντίσταση τρέχουσας προστασίας Rsc: 0,22Ω
• Μεταβλητή αντίσταση που αντιπροσωπεύει λόγο αντίστασης R2 προς R1: 20kΩ

Συμβουλές

• Επιλέξτε τη συχνότητα μεταγωγής (επιλέγοντας τον κατάλληλο πυκνωτή μεταγωγής) σε μια περιοχή της δίοδος σας (επιλέγοντας τη δίοδο Shotky αντί για γενική χρήση).
• Επιλέξτε τους πυκνωτές με μεγαλύτερη μέγιστη τάση από αυτήν που θέλετε να παρέχετε ως είσοδος (πυκνωτής εισόδου) ή βγείτε στην έξοδο (πυκνωτής εξόδου). Π.χ. Πυκνωτής 16V στην είσοδο (με μεγαλύτερη χωρητικότητα) και πυκνωτής 50V στην έξοδο (με λιγότερη χωρητικότητα), αλλά και οι δύο σχετικά το ίδιο μέγεθος.

Βήμα 2: Υλικά και εργαλεία

Υλικά που χρησιμοποίησα, αλλά οι ακριβείς τιμές εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τις ανάγκες σας:

• Τσιπ MC34063 (Amazon)
• Πυκνωτής εναλλαγής: 1nF
• Πυκνωτής εισόδου: 16V, 220μF
• Πυκνωτής εξόδου: 16V, 220μF (προτείνω 50V, 4.7μF)
• Γρήγορη δίοδος εναλλαγής: 1N4001 (Μερικές διόδους Shotky είναι πολύ πιο γρήγορες)
• Αντίσταση: 180Ω (αυθαίρετη τιμή)
• Αντίσταση: 0,22Ω
• Μεταβλητή αντίσταση: 0-20kΩ, αλλά μπορείτε να χρησιμοποιήσετε 0-50kΩ
• Επαγωγέας: 100μΗ
• Πρωτότυπη πλακέτα PCB (BangGood.com)
• Μερικά σύντομα καλώδια

Απαιτούμενα εργαλεία:

• Σταθμός συγκόλλησης (και βοηθητικά προγράμματα γύρω από αυτό: σύρμα συγκόλλησης, ρητίνη εάν χρειάζεται, κάτι για να καθαρίσετε μια άκρη κλπ …)
• Πένσες, διαγώνιες πένσες/πλευρικοί κόφτες
• Πριόνι ή περιστροφικό εργαλείο για την κοπή της σανίδας
• Αρχείο
• Κολλητική ταινία (ναι, ως εργαλείο, όχι ως υλικό)
• Εσείς

Βήμα 3: Τοποθέτηση στοιχείων - αρχή

Ξοδεύω πολύ χρόνο για να οργανώσω στοιχεία στον πίνακα σε μια τέτοια διαμόρφωση, ώστε να καταλαμβάνει όσο το δυνατόν λιγότερο χώρο. Μετά από πολλές προσπάθειες και αποτυχίες, αυτό το έργο παρουσιάζει αυτό με το οποίο κατέληξα. Αυτή τη στιγμή, νομίζω ότι αυτή είναι η βέλτιστη τοποθέτηση στοιχείων χρησιμοποιώντας μόνο 1 πλευρά του πίνακα.

Σκεφτόμουν να βάλω στοιχεία και από τις δύο πλευρές, αλλά στη συνέχεια:

• η συγκόλληση θα ήταν πραγματικά περίπλοκη
• Στην πραγματικότητα δεν καταλαμβάνει λιγότερο χώρο
• Το SMPS θα έχει κάποιο ακανόνιστο σχήμα, κάνοντάς το να τοποθετηθεί π.χ. ένας λάκκος ή με μπαταρία 9V είναι πολύ δύσκολο να επιτευχθεί

Για τη σύνδεση κόμβων χρησιμοποίησα μια τεχνική χρήσης γυμνού σύρματος, το λυγίζω σε αναμενόμενο σχήμα διαδρομής και στη συνέχεια το συγκολλάω στον πίνακα. Προτιμώ αυτήν την τεχνική αντί να χρησιμοποιώ κόλληση, λόγω:

• Χρησιμοποιώντας κολλήσεις για "σύνδεση των κουκίδων" σε ένα PCB θεωρώ τρελό και κατά κάποιο τρόπο ακατάλληλο. Σήμερα, το σύρμα συγκόλλησης περιέχει μια ρητίνη που χρησιμοποιείται για την αποξείδωση της συγκόλλησης και της επιφάνειας. Αλλά η χρήση κολλητήρι ως δομητή διαδρομής, κάνει τη ρητίνη να εξατμιστεί και αφήνει εκτεθειμένα ορισμένα οξειδωμένα μέρη, τα οποία θεωρώ ότι δεν είναι τόσο καλά για το ίδιο το κύκλωμα.
• Στο PCB που χρησιμοποίησα, η σύνδεση 2 "κουκκίδων" με ένα συγκολλητικό είναι σχεδόν αδύνατη. Ο συγκολλητής κολλάει στις "κουκκίδες" χωρίς να κάνει μια επιδιωκόμενη σύνδεση μεταξύ τους. Εάν χρησιμοποιείτε το PCB όπου "κουκκίδες" είναι κατασκευασμένες από χαλκό και είναι πολύ κοντά μεταξύ τους, τότε φαίνεται πιο εύκολο να κάνετε συνδέσεις.
• Η χρήση συγκόλλησης για τη δημιουργία διαδρομών χρησιμοποιεί μόνο … για πολύ συγκόλληση. Η χρήση καλωδίου είναι απλά λιγότερο "ακριβή".
• Σε περίπτωση λάθους, μπορεί να είναι πολύ δύσκολο να αφαιρέσετε την παλιά διαδρομή συγκόλλησης και να την αντικαταστήσετε με μια νέα. Η χρήση καλωδίων είναι σχετικά πιο εύκολη εργασία.
• Η χρήση καλωδίων κάνει πολύ πιο αξιόπιστη σύνδεση.

Το μειονέκτημα είναι ότι χρειάζεται περισσότερος χρόνος για να σχηματίσει το σύρμα και να το κολλήσει. Αλλά αν αποκτήσετε κάποια εμπειρία, δεν είναι πλέον δύσκολο έργο. Τουλάχιστον το συνήθισα.

Συμβουλές

• Ο κύριος κανόνας για να τοποθετήσετε τα στοιχεία είναι να κόψετε τα υπερβολικά πόδια στην άλλη πλευρά του πίνακα, όσο το δυνατόν πιο κοντά στον πίνακα. Θα μας βοηθήσει αργότερα όταν θα τοποθετήσουμε το σύρμα για να χτίσουμε μονοπάτια.
• Μην χρησιμοποιείτε τα πόδια του στοιχείου για να δημιουργήσετε διαδρομές. Γενικά είναι καλή ιδέα να το κάνετε, αλλά αν κάνετε ένα λάθος ή το στοιχείο σας πρέπει να αντικατασταθεί (π.χ. είναι σπασμένο), τότε είναι πραγματικά δύσκολο να το κάνετε. Θα χρειαστεί να κόψετε το καλώδιο διαδρομής ούτως ή άλλως και επειδή τα πόδια είναι λυγισμένα, μπορεί να είναι δύσκολο να τραβήξετε το στοιχείο από τον πίνακα.
• Προσπαθήστε να δημιουργήσετε διαδρομές από το εσωτερικό του κυκλώματος προς τα έξω ή από τη μία πλευρά στην άλλη. Προσπαθήστε να αποφύγετε την κατάσταση, όταν πρέπει να δημιουργήσετε μια διαδρομή, αλλά άλλα μονοπάτια τριγύρω έχουν ήδη δημιουργηθεί. Μπορεί να είναι δύσκολο να κρατήσετε το καλώδιο διαδρομής.
• Μην κόβετε το καλώδιο διαδρομής στο τελικό μήκος/σχήμα πριν από τη συγκόλληση. Πάρτε μακρύτερο καλώδιο διαδρομής, διαμορφώστε το, χρησιμοποιήστε μια ταινία για να κρατήσετε το σύρμα διαδρομής σε μια θέση στον πίνακα, συγκολλήστε το και τελικά κόψτε το επιθυμητό σημείο (ελέγξτε φωτογραφίες).

Βήμα 4: Τοποθέτηση στοιχείων - Κύρια εργασία

Απλώς πρέπει να ακολουθήσετε το σχηματικό σχήμα και να τοποθετήσετε το στοιχείο ένα προς ένα, κόβοντας τα υπερβολικά πόδια, κολλήστε το όσο το δυνατόν πιο κοντά στον πίνακα, διαμορφώστε το καλώδιο διαδρομής, κολλήστε το και κόψτε. Επαναλάβετε με ένα άλλο στοιχείο.

Υπόδειξη:

Μπορείτε να ελέγξετε σε φωτογραφίες πώς τοποθέτησα κάθε στοιχείο. Προσπαθήστε απλώς να ακολουθήσετε το παρεχόμενο σχήμα. Σε ορισμένα πολύπλοκα κυκλώματα που ασχολούνται με υψηλές συχνότητες κλπ, οι επαγωγείς τοποθετούνται χωρισμένοι στον πίνακα λόγω μαγνητικού πεδίου που μπορεί να επηρεάσει άλλα στοιχεία. Αλλά στο έργο μας απλά δεν μας ενδιαφέρει αυτή η υπόθεση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τοποθέτησα τον επαγωγέα ακριβώς πάνω από το τσιπ MC34063 και δεν με νοιάζει καμία παρεμβολή

Βήμα 5: Κοπή της σανίδας

Πρέπει να γνωρίζετε πριν, ότι οι σανίδες PCB είναι πραγματικά σκληρές και λόγω αυτού είναι δύσκολο να κοπούν. Προσπάθησα πρώτα να χρησιμοποιήσω ένα περιστροφικό εργαλείο (φωτογραφία). Η γραμμή κοπής είναι πολύ ομαλή, αλλά χρειάστηκε πολύς χρόνος για την κοπή της. Αποφάσισα να αλλάξω σε ένα κανονικό πριόνι για να κόψω μέταλλο και για μένα λειτούργησε γενικά εντάξει.

Συμβουλές:

• Κόψτε τον πίνακα πριν από τη συγκόλληση όλων των στοιχείων. Πρώτα τοποθετήστε όλα τα στοιχεία (χωρίς συγκόλληση), σημειώστε τα σημεία κοπής, αφαιρέστε όλα τα στοιχεία, κόψτε τον πίνακα και, στη συνέχεια, τοποθετήστε τα στοιχεία πίσω και συγκολλήστε τα. Κατά τη διάρκεια της κοπής Πρέπει να φροντίσετε τα ήδη συγκολλημένα στοιχεία.
• Θα προτιμούσα να χρησιμοποιώ πριόνι αντί περιστροφικού εργαλείου, αλλά αυτό είναι μάλλον ατομικό.

Βήμα 6: Διαμόρφωση

Μετά την κοπή, χρησιμοποίησα ένα αρχείο για να εξομαλύνω τις άκρες και να στρογγυλεύω τις γωνίες.

Το τελικό μέγεθος της σανίδας ήταν 2,5 εκατοστά μήκος, 2 εκατοστά πλάτος και 1,5 εκατοστά ύψος.

Το έργο στην πρόχειρη μορφή του έχει ολοκληρωθεί. Timeρα για δοκιμές…

Βήμα 7: Δοκιμή λειτουργίας

Συνδέω την πλακέτα σε λωρίδα LED (12 LED) η οποία χρειάζεται τροφοδοτικό 12V. I Ρύθμιση εισόδου 5V (διαχωρισμένη από θύρα USB) και χρησιμοποιώντας ρυθμιζόμενη αντίσταση έθεσα έξοδο 12V. Λειτουργεί τέλεια. Λόγω του σχετικά υψηλού ρεύματος που τραβιέται, το τσιπ MC34063 ζεσταίνεται. Άφησα το κύκλωμα με λωρίδα LED ανοιχτό για μερικά λεπτά και ήταν σταθερό.

Βήμα 8: Τελικό αποτέλεσμα

Θεωρώ μεγάλη επιτυχία το γεγονός ότι ένα τόσο μικρό SMPS μπορεί να ενεργοποιήσει αυτό το είδος τρέχουσας σχεδίασης όπως 12 LED.