Vēl viens mazākais regulētā pastiprinājuma SMPS (bez SMD): 8 soļi

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

Pilns projekta nosaukums:

Vēl viens pasaulē mazākais regulējams pastiprinātājs līdzstrāvas pārveidotāja slēdža režīma barošanas avots, izmantojot THT (caurumu tehnoloģija) un bez SMD (uz virsmas uzstādīta ierīce)

Labi, labi, tu mani saprati. Varbūt tas nav mazāks par šo, ko radījis uzņēmums Murata Manufacturing, bet noteikti kaut ko tādu, ko varat izveidot pats mājās, izmantojot plaši pieejamus elementus un rīkus.

Mana ideja bija izveidot kompaktu slēdža režīma barošanas bloku saviem mazajiem mikrokontrolleru projektiem.

Šis projekts ir arī sava veida apmācība, kā izveidot ceļus uz PCB, izmantojot cieto vadu, nevis veidot ceļus ar lodmetālu.

Darīsim!

1. solis: dizains

Jūs varat atrast daudzus kabatas izmēra barošanas avotu pielāgotus dizainus, taču lielākajai daļai no tiem, manuprāt, bija 2 lielākie trūkumi:

• Tie ir lineāri barošanas avoti, kas nozīmē, ka tie nav ļoti efektīvi,
• Tie vai nu netiek regulēti, vai tiek regulēti pakāpeniski

Mans pastiprinošais pārveidotājs ir slēdža režīma barošanas avots ar vienmērīgu regulētu izejas spriegumu (izmantojot regulētu rezistoru). Ja vēlaties lasīt vairāk, vietnē microchip.com ir lielisks dokuments, kurā aprakstītas dažādas SMPS izmantošanas arhitektūras, plusi un mīnusi.

Kā slēdža režīma barošanas avota pamata mikroshēmu es izvēlējos ļoti populāru un plaši pieejamu mikroshēmu MC34063. To var izmantot, lai izveidotu pazeminošu (buck), pastiprinošu (palielināšanas) pārveidotāju vai sprieguma pārveidotāju, vienkārši pievienojot dažus ārējos elementus. Ļoti jauku skaidrojumu par to, kā veidot SMPS, izmantojot MC34063, Deivs Džounss savā YouTube videoklipā izskaidroja. Es ļoti iesaku jums to noskatīties un ievērot katra elementa vērtību aprēķinus.

Ja nevēlaties to darīt manuāli, varat izmantot MC34063 tiešsaistes kalkulatoru atbilstoši savām vajadzībām. Šo var izmantot Madis Kāls vai tas, kas paredzēts augstākam spriegumam vietnē changpuak.ch.

Es izvēlējos elementus, tikai aptuveni ievērojot aprēķinus:

Es izvēlējos lielākos kondensatorus, kas varētu ietilpt uz tāfeles. Ieejas un izejas kondensatori ir 220µF 16V. I Jums ir nepieciešams augstāks izejas spriegums vai lielāks ieejas spriegums, izvēlieties piemērotus kondensatorus

• Induktors L: 100µH, tas bija vienīgais, ko saņēmu ar paša mikroshēmas izmēru.
• Es izmantoju diodi 1N4001 (1A, 50V) dažu Shotky diode vietā. Šīs diodes pārslēgšanās frekvence ir 15 kHz, kas ir mazāka par manu pārslēgšanās frekvenci, kuru es izmantoju, bet kaut kā visa ķēde darbojas lieliski.
• Komutācijas kondensators Ct: 1nF (tas nodrošina pārslēgšanās frekvenci ~ 26kHz)
• Pašreizējais aizsardzības rezistors Rsc: 0,22Ω
• Mainīgs rezistors, kas attēlo pretestības attiecību R2 līdz R1: 20kΩ

PADOMI

• Izvēlieties pārslēgšanās frekvenci (izvēloties piemērotu pārslēgšanas kondensatoru) savā diode diapazonā (izvēloties Shotky's diodi, nevis vispārēju).
• Izvēlieties kondensatorus ar lielāku maksimālo spriegumu, nekā vēlaties nodrošināt kā ieeju (ieejas kondensators) vai nokļūt izejā (izejas kondensators). Piem. 16V kondensators ieejā (ar lielāku kapacitāti) un 50V kondensators izejā (ar mazāku kapacitāti), bet abi ir salīdzinoši vienāda izmēra.

2. darbība: materiāli un instrumenti

Materiāli, kurus izmantoju, bet precīzas vērtības lielā mērā ir atkarīgas no jūsu vajadzībām:

• Mikroshēma MC34063 (Amazon)
• Pārslēgšanas kondensators: 1 nF
• Ieejas kondensators: 16V, 220µF
• Izejas kondensators: 16V, 220µF (es ieteiktu 50V, 4,7µF)
• Ātri pārslēdzama diode: 1N4001 (daži Shotky diode ir daudz ātrāki)
• Rezistors: 180Ω (patvaļīga vērtība)
• Rezistors: 0,22Ω
• Mainīgs rezistors: 0-20kΩ, bet jūs varat izmantot 0-50kΩ
• Induktors: 100µH
• PCB plates prototips (BangGood.com)
• Daži īsi kabeļi

Nepieciešamie rīki:

• Lodēšanas stacija (un komunālie pakalpojumi ap to: lodēšanas stieple, sveķi, ja nepieciešams, kaut kas uzgaļa tīrīšanai utt.)
• Knaibles, diagonālās knaibles/sānu griezēji
• Zāģis vai rotējošs instruments dēļa griešanai
• Fails
• Līmlente (jā, kā instruments, nevis kā materiāls)
• Jūs

3. solis: elementu ievietošana - sākums

Es pavadu daudz laika, lai organizētu elementus uz tāfeles šādā konfigurācijā, tāpēc tas aizņem pēc iespējas mazāk vietas. Pēc daudziem mēģinājumiem un neveiksmēm šis projekts parāda to, ar ko es nonācu. Šobrīd es domāju, ka tas ir optimālākais elementu izvietojums, izmantojot tikai 1 dēļa pusi.

Es domāju par elementu ievietošanu abās pusēs, bet tad:

• lodēšana būtu patiešām sarežģīta
• Patiesībā tas neaizņem mazāk vietas
• SMPS būtu kāda neregulāra forma, padarot to montāžu, piemēram, purvs vai 9V akumulators ir ļoti grūti sasniedzams

Lai savienotu mezglus, es izmantoju paņēmienu, kā izmantot tukšu vadu, saliekt to paredzētā ceļa formā un pēc tam pielodēt pie tāfeles. Es dodu priekšroku šai tehnikai, nevis lodēšanai, jo:

• Izmantojot lodmetālu, lai "savienotu punktus" uz PCB, es uzskatu par traku un kaut kā nepiemērotu. Mūsdienās lodēšanas stieple satur sveķus, ko izmanto, lai deoksidētu lodmetālu un virsmu. Bet, izmantojot lodmetālu kā ceļa veidotāju, sveķi iztvaiko un dažas oksidētās detaļas tiek atstātas atklātībā, kas, manuprāt, nav tik labi pašai ķēdei.
• Manā izmantotajā PCB ir gandrīz neiespējami saistīt 2 "punktus" ar lodmetālu. Lodējums pielīp pie "punktiem", neveidojot paredzēto savienojumu starp tiem. Ja jūs izmantojat PCB, kur "punkti" ir izgatavoti no vara un tie ir ļoti tuvu viens otram, tad šķiet, ka ir vieglāk izveidot savienojumu.
• Izmantojot lodmetālu, lai izveidotu ceļus, tiek izmantots tikai… daudz lodēt. Vadu izmantošana ir tikai mazāk "dārga".
• Kļūdas gadījumā var būt ļoti grūti noņemt veco lodēšanas ceļu un aizstāt to ar jaunu. Izmantojot vadu ceļu, tas ir salīdzinoši daudz vieglāks uzdevums.
• Izmantojot vadus, savienojums ir daudz uzticamāks.

Trūkums ir tāds, ka stieples veidošanai un lodēšanai nepieciešams vairāk laika. Bet, ja jums ir pieredze, tas vairs nav grūts uzdevums. Vismaz es vienkārši pieradu.

Padomi

• Elementu novietošanas galvenais noteikums ir nogriezt pārmērīgās kājas dēļa otrā pusē, pēc iespējas tuvāk tāfelei. Tas mums palīdzēs vēlāk, kad mēs novietosim vadu ceļu celšanai.
• Ceļu veidošanai neizmantojiet elementa kājas. Parasti tā ir laba ideja, bet, ja jūs pieļāvāt kļūdu vai jūsu elements ir jāmaina (piemēram, tas ir salauzts), to ir ļoti grūti izdarīt. Jums vienalga vajadzēs nogriezt ceļa vadu, un, tā kā kājas ir saliektas, elementa izvilkšana no tāfeles var būt sarežģīta.
• Mēģiniet veidot ceļus no ķēdes iekšpuses uz āru vai no vienas puses uz otru. Centieties izvairīties no situācijas, kad jums ir jāizveido ceļš, bet citi ceļi apkārt jau ir izveidoti. Var būt grūti noturēt ceļa vadu.
• Pirms lodēšanas nesagrieziet ceļa stiepli līdz galīgajam garumam/formai. Paņemiet garāku ceļa vadu, veidojiet to, izmantojiet lenti, lai noturētu ceļa vadu tādā stāvoklī uz tāfeles, lodējiet to un beidzot sagrieziet to vēlamais punkts (pārbaudiet fotoattēlus).

4. solis: elementu ievietošana - galvenais uzdevums

Jums vienkārši jāievēro shēma un jāievieto elements pa vienam, nogriežot liekās kājas, pielodējiet to pēc iespējas tuvāk plāksnei, izveidojiet ceļa vadu, lodējiet to un sagrieziet. Atkārtojiet ar citu elementu.

Padoms:

Fotoattēlos varat pārbaudīt, kā es ievietoju katru elementu. Mēģiniet vienkārši ievērot sniegto shēmu. Dažās sarežģītās shēmās, kas nodarbojas ar augstām frekvencēm utt., Induktori ir novietoti atsevišķi uz tāfeles magnētiskā lauka dēļ, kas var traucēt citiem elementiem. Bet mūsu projektā mums vienkārši nerūp šis gadījums. Tāpēc es ievietoju induktoru tieši virs MC34063 mikroshēmas, un mani neuztrauc nekādi traucējumi

5. solis: dēļa griešana

Jums iepriekš jāzina, ka PCB plāksnes ir patiešām cietas un tāpēc ir grūti sagriezt. Vispirms es mēģināju izmantot rotējošu instrumentu (foto). Griešanas līnija ir ļoti gluda, taču tās sagriešana prasīja ļoti ilgu laiku. Es nolēmu pāriet uz parasto zāģi, lai sagrieztu metālu, un man tas kopumā darbojās labi.

Padomi:

• Pirms visu elementu lodēšanas nogrieziet dēli. Vispirms ievietojiet visus elementus (bez lodēšanas), atzīmējiet griešanas punktus, noņemiet visus elementus, sagrieziet dēli un pēc tam ievietojiet elementus atpakaļ un pielodējiet. Griešanas laikā Jums jārūpējas par jau pielodētiem elementiem.
• Es labprātāk izmantotu zāģi, nevis rotējošu instrumentu, bet tas, iespējams, ir individuāla lieta.

6. darbība. Formēšana

Pēc griešanas es izmantoju failu, lai izlīdzinātu malas un noapaļotu stūrus.

Dēļa galīgais izmērs bija 2,5 cm garš, 2 cm plats un 1,5 cm augsts.

Projekts tā rupjā formā ir pabeigts. Laiks testēšanai…

7. darbība: darbības pārbaude

Es pievienoju plāksni pie LED svītras (12 gaismas diodes), kurai nepieciešams 12 V barošanas avots. I Iestatiet 5V ieeju (nodrošināta ar USB portu) un, izmantojot regulētu rezistoru, es iestatīju 12V izeju. Tas darbojas perfekti. Salīdzinoši lielās strāvas dēļ MC34063 mikroshēma kļuva silta. Es atstāju ķēdi ar LED svītru ieslēgtu dažas minūtes, un tā bija stabila.

8. solis: gala rezultāts

Es uzskatu par lielu panākumu, ka tik mazs SMPS var ieslēgt šāda veida strāvas vilkšanu, piemēram, 12 gaismas diodes.