Yine En Küçük Düzenlenmiş Boost SMPS'si (SMD Yok): 8 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Tam proje adı:

Yine bir başka dünyanın en küçük regüleli boost DC'den DC'ye dönüştürücü anahtarlamalı güç kaynağı THT (delik teknolojisi) kullanan ve SMD (yüzeye monte cihaz) olmadan

Tamam, tamam, beni yakaladın. Belki Murata Manufacturing şirketi tarafından yaratılandan daha küçük değildir, ancak kesinlikle yaygın olarak erişilebilen öğeleri ve araçları kullanarak evde Kendi başınıza inşa edebileceğiniz bir şeydir.

Benim fikrim, küçük mikrodenetleyici tabanlı projelerim için kompakt bir anahtar modlu güç kaynağı oluşturmaktı.

Bu proje aynı zamanda bir lehimle yollar oluşturmak yerine katı tel kullanarak bir PCB üzerinde yolların nasıl oluşturulacağına dair bir tür öğreticidir.

Haydi Yapalım şunu!

Adım 1: Tasarım

Cep boyutunda pek çok güç kaynağı özel tasarımı bulabilirsiniz, ancak bulduğum çoğunun en büyük 2 dezavantajı vardı:

• Doğrusal güç kaynaklarıdır, yani çok verimli değildirler.
• Ya düzenlenmezler ya da adım adım düzenlenmezler

Yükseltici dönüştürücüm, düzgün düzenlenmiş bir çıkış voltajına (düzenlenmiş direnç aracılığıyla) sahip bir anahtar modlu güç kaynağıdır. Daha fazlasını okumak isterseniz, microchip.com'da SMPS kullanmanın farklı mimarilerini, artılarını ve eksilerini açıklayan mükemmel bir belge var.

Anahtar modlu güç kaynağım için temel IC yongası olarak çok popüler ve yaygın olarak bulunan yonga MC34063'ü seçtim. Sadece bazı harici elemanlar ekleyerek, kademeli (buck), kademeli (yükseltici) dönüştürücü veya voltaj invertörü oluşturmak için kullanılabilir. MC34063 kullanarak SMPS tasarlamanın çok güzel bir açıklaması Dave Jones tarafından YouTube videosunda yapıldı. İzlemenizi ve her elementin değerleri için hesaplamaları takip etmenizi şiddetle tavsiye ederim.

Manuel olarak yapmak istemiyorsanız, ihtiyaçlarınıza göre MC34063 için çevrimiçi hesap makinesini kullanabilirsiniz. Bunu Madis Kaal tarafından veya changpuak.ch'de daha yüksek voltajlar için tasarlanmış olanı kullanabilirsiniz.

Sadece kabaca hesaplamalara bağlı kalan öğeleri seçtim:

Anakarta sığabilecek en büyük kapasitörleri seçtim. Giriş ve çıkış kapasitörleri 220µF 16V'dir. I Daha yüksek çıkış voltajına ihtiyacınız var veya daha yüksek giriş voltajına ihtiyacınız var, uygun kapasitörleri seçin

• İndüktör L: 100µH, çipin kendisinin boyutuna sahip olduğum tek şey buydu.
• Shotky diyot yerine 1N4001 (1A, 50V) diyot kullandım. Bu diyotun anahtarlama frekansı, kullandığım anahtarlama frekansımdan daha az olan 15kHz'dir, ancak bir şekilde tüm devre gayet iyi çalışıyor.
• Anahtarlama kapasitörü Ct: 1nF (~26kHz anahtarlama frekansı verir)
• Akım koruma direnci Rsc: 0.22Ω
• R2'den R1'e direnç oranını temsil eden değişken direnç: 20kΩ

İpuçları

• Anahtarlama frekansını (uygun anahtarlama kapasitörünü seçerek) bir dizi diyotunuzda seçin (genel amaçlı bir diyot yerine Shotky'nin diyotunu seçerek).
• Giriş (giriş kondansatörü) olarak sağlamak istediğinizden daha fazla maksimum voltaja sahip kapasitörleri seçin veya çıkışa (çıkış kondansatörü) geçin. Örneğin. Girişte 16V kapasitör (daha yüksek kapasitanslı) ve çıkışta 50V kapasitör (daha az kapasitanslı), ancak her ikisi de nispeten aynı boyutta.

Adım 2: Malzemeler ve Araçlar

Kullandığım malzemeler, ancak kesin değerler kesinlikle ihtiyaçlarınıza bağlıdır:

• Çip MC34063 (Amazon)
• Anahtarlama kapasitörü: 1nF
• Giriş kapasitörü: 16V, 220µF
• Çıkış kondansatörü: 16V, 220µF (50V, 4.7µF öneririm)
• Hızlı anahtarlama diyotu: 1N4001 (Bazı Shotky diyotlar çok daha hızlıdır)
• Direnç: 180Ω (keyfi değer)
• Direnç: 0.22Ω
• Değişken direnç: 0-20kΩ, ancak 0-50kΩ kullanabilirsiniz
• İndüktör: 100µH
• Prototip PCB kartı (BangGood.com)
• Bazı kısa kablolar

Gerekli araçlar:

• Lehimleme istasyonu (ve etrafındaki araçlar: lehim teli, gerekirse reçine, ucu temizleyecek bir şey vb.)
• Pense, çapraz pense/yan kesiciler
• Tahtayı kesmek için testere veya döner alet
• Dosya
• Koli bandı (evet, araç olarak, malzeme olarak değil)
• Sen

3. Adım: Öğeleri Yerleştirme - Başlangıç

Tahtadaki öğeleri böyle bir konfigürasyonda düzenlemek için çok zaman harcıyorum, bu yüzden mümkün olduğunca az yer kaplıyor. Birçok deneme ve başarısızlıktan sonra, bu proje sonunda elde ettiğim şeyi sunuyor. Şu anda, tahtanın sadece 1 tarafını kullanan elemanların en uygun yerleşiminin bu olduğunu düşünüyorum.

Öğeleri her iki tarafa da koymayı düşünüyordum ama sonra:

• lehimleme gerçekten karmaşık olurdu
• Aslında daha az yer kaplamaz
• SMPS, düzensiz bir şekle sahip olacak ve örn. bataklık veya 9V pille elde edilmesi çok zor

Düğümleri bağlamak için çıplak tel kullanma tekniği kullandım, onu beklenen bir yol şeklinde büktüm ve sonra tahtaya lehimledim. Lehim kullanmak yerine bu tekniği tercih ederim, çünkü:

• Bir PCB üzerindeki "noktaları birleştirmek" için lehim kullanmak, çılgın ve bir şekilde uygunsuz olduğunu düşünüyorum. Günümüzde lehim teli, lehimi ve yüzeyi deoksidize etmek için kullanılan bir reçine içerir. Ancak lehimi bir yol oluşturucu olarak kullanmak, reçinenin buharlaşmasını ve devrenin kendisi için pek iyi olmadığını düşündüğüm bazı oksitlenmiş parçaları açıkta bırakmasını sağlar.
• Kullandığım PCB'de 2 "noktayı" bir lehimle bağlamak neredeyse imkansız. Lehim, aralarında amaçlanan bir bağlantı yapmadan "noktalara" yapışır. "Noktaların" bakırdan yapıldığı ve birbirine çok yakın olduğu PCB'yi kullanırsanız, bağlantı yapmak daha kolay görünüyor.
• Yolları oluşturmak için lehim kullanmak sadece çok fazla lehim kullanır. Bir tel kullanmak sadece daha az "pahalıdır".
• Bir hata durumunda, eski lehim yolunu çıkarmak ve yenisiyle değiştirmek gerçekten zor olabilir. Tel yolunu kullanmak nispeten daha kolay bir iştir.
• Kablo kullanmak çok daha güvenilir bağlantı sağlar.

Dezavantajı, teli şekillendirmenin ve lehimlemenin daha fazla zaman almasıdır. Ama biraz tecrübe edinirseniz, artık zor bir iş değil. En azından ben alışmıştım.

İpuçları

• Elemanları yerleştirmenin ana kuralı, tahtanın diğer tarafındaki fazla bacakları tahtaya mümkün olduğunca yakın kesmektir. Daha sonra yolları inşa etmek için teli yerleştireceğimiz zaman bize yardımcı olacaktır.
• Yol oluşturmak için elemanın bacaklarını kullanmayın. Genellikle bunu yapmak iyi bir fikirdir, ancak bir hata yaparsanız veya öğenizin değiştirilmesi gerekiyorsa (örneğin, bozulursa) bunu yapmak gerçekten zordur. Yol telini yine de kesmeniz gerekecek ve bacaklar büküldüğünden, elemanı tahtadan çıkarmak zor olabilir.
• Devrenin içinden dışarıya veya bir taraftan diğerine giden yollar oluşturmaya çalışın. Bir yol oluşturmanız gerektiğinde durumdan kaçınmaya çalışın, ancak etrafındaki diğer yollar zaten oluşturuldu. Yol telini tutmak zor olabilir.
• Lehimlemeden önce yol telini son uzunluğa/şekle kesmeyin. Daha uzun yol teli alın, şekillendirin, yol telini tahta üzerinde bir konumda tutmak için bir bant kullanın, lehimleyin ve sonunda kesin. istenen nokta (fotoğrafları kontrol edin).

Adım 4: Öğeleri Yerleştirme - Ana Görev

Sadece şemayı takip etmeniz ve elemanı tek tek yerleştirmeniz, fazla bacakları kesmeniz, tahtaya mümkün olduğunca yakın lehimlemeniz, yol telini şekillendirmeniz, lehimlemeniz ve kesmeniz yeterlidir. Başka bir öğeyle tekrarlayın.

Uç:

Her öğeyi nasıl yerleştirdiğimi bir fotoğraftan kontrol edebilirsiniz. Sadece sağlanan şemayı takip etmeye çalışın. Yüksek frekanslar vb. ile uğraşan bazı karmaşık devrelerde, indüktörler, diğer elemanlarla etkileşime girebilecek manyetik alan nedeniyle kart üzerine ayrı olarak yerleştirilir. Ama bizim projemizde bu davayla ilgilenmiyoruz. Bu yüzden indüktörü doğrudan MC34063 çipinin üzerine yerleştirdim ve herhangi bir parazit umurumda değil

Adım 5: Tahtayı Kesmek

PCB kartlarının gerçekten zor olduğunu ve bu nedenle kesilmesinin zor olduğunu önceden bilmelisiniz. Önce bir döner alet kullanmayı denedim (fotoğraf). Kesim çizgisi çok düzgün ama kesmek çok uzun sürüyordu. Metal kesmek için normal bir testereye geçmeye karar verdim ve benim için genel olarak iyi çalışıyordu.

İpuçları:

• Tüm elemanları lehimlemeden önce kartı kesin. Önce tüm elemanları yerleştirin (lehim yok), kesme noktalarını işaretleyin, tüm elemanları çıkarın, tahtayı kesin ve ardından elemanları geri koyun ve lehimleyin. Kesim sırasında zaten lehimlenmiş elemanlara dikkat etmeniz gerekir.
• Döner alet yerine testere kullanmayı tercih ederdim ama bu muhtemelen bireysel bir şeydir.

Adım 6: Şekillendirme

Kestikten sonra kenarları düzleştirmek ve köşeleri yuvarlamak için eğe kullandım.

Tahtanın son boyutu 2,5 cm uzunluk, 2 cm genişlik ve 1,5 cm yüksekliktir.

Proje kaba haliyle yapılır. Test zamanı…

Adım 7: Test İşlemi

Kartı, 12V güç kaynağına ihtiyaç duyan bir LED şeridine (12 LED) taktım. 5V giriş ayarladım (USB portu ile ayrılmış) ve regüle edilmiş direnç kullanarak 12V çıkış ayarladım. Mükemmel çalışıyor. Çekilen nispeten yüksek akım nedeniyle MC34063 yongası ısınıyordu. LED şeritli devreyi birkaç dakika açık bıraktım ve stabildi.

8. Adım: Nihai Sonuç

Bu kadar küçük bir SMPS'nin 12 LED gibi bu tür akım çeken şeyleri güçlendirebilmesini büyük bir başarı olarak görüyorum.