עוד עוד SMPS Boost מוסדר הקטן ביותר (ללא SMD): 8 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

שם הפרויקט המלא:

אספקת חשמל למתג ממיר DC ל DC ממיר מוסדר בעולם הקטן ביותר בעולם באמצעות THT (טכנולוגיית חורים) וללא SMD (מכשיר מותקן על פני השטח)

בסדר, בסדר, הבנת אותי. אולי הוא לא קטן מזה שיצר חברת ייצור מוראטה אך בהחלט משהו שתוכל לבנות בעצמך בבית באמצעות אלמנטים וכלים נגישים.

הרעיון שלי היה ליצור ספק כוח מתג קומפקטי לפרויקטים הקטנים שלי המבוססים על מיקרו -בקר.

פרויקט זה הוא גם סוג של הדרכה כיצד ליצור נתיבים על לוח PCB באמצעות חוט מוצק במקום לבנות נתיבים עם הלחמה.

בוא נעשה את זה!

שלב 1: עיצוב

אתה יכול למצוא עיצובים מותאמים אישית של ספק כוח בגודל כיס, אך לרובם מצאתי היו 2 חסרונות גדולים ביותר:

• הם ספקי כוח ליניאריים, כלומר הם לא יעילים במיוחד,
• או שהם אינם מוסדרים או מוסדרים בשלבים

ממיר ההגברה שלי הוא ספק כוח במצב מתג עם מתח יציאה מוסדר חלק (באמצעות נגד מוסדר). אם אתה רוצה לקרוא עוד, יש מסמך מצוין ב- microchip.com המפרט ארכיטקטורות, יתרונות וחסרונות של שימוש ב- SMPS.

כשבב IC בסיסי לאספקת המתג שלי בחרתי שבב MC34063 מאוד פופולרי וזמין. ניתן להשתמש בו לבניית ממיר צעדים למטה (באק), העלאה (דחיפה) או ממיר מתח רק על ידי הוספת כמה אלמנטים חיצוניים. הסבר נחמד מאוד כיצד לעצב SMPS באמצעות MC34063 נעשה על ידי דייב ג'ונס בסרטון היוטיוב שלו. אני ממליץ לך בחום לצפות בו ולעקוב אחר החישובים לערכים של כל אלמנט.

אם אינך רוצה לעשות זאת באופן ידני, תוכל להשתמש במחשבון מקוון עבור MC34063 כך שיתאים לצרכיך. אתה יכול להשתמש בזה של Madis Kaal או זה שמיועד למתח גבוה יותר ב- changpuak.ch.

בחרתי באלמנטים שרק דבקו בחישובים:

בחרתי את הקבלים הגדולים ביותר שיכולים להתאים ללוח. קבלים כניסה ויציאה הם 220 µF 16V. אני צריך מתח יציאה גבוה יותר או צריך מתח כניסה גבוה יותר, בחר קבלים שמתאימים

• משרן L: 100µH, זה היה היחיד שקיבלתי בגודל השבב עצמו.
• השתמשתי בדיודה 1N4001 (1A, 50V) במקום דיודה Shotky כלשהי. תדר המיתוג של דיודה זו הוא 15 קילוהרץ שזה פחות מתדירות המיתוג שהשתמשתי בהם, אבל איכשהו המעגל כולו עובד מצוין.
• קבל מיתוג Ct: 1nF (הוא נותן תדר מיתוג ~ 26kHz)
• נגד ההגנה הנוכחי Rsc: 0.22Ω
• נגד משתנה המייצג את יחס ההתנגדות R2 ל- R1: 20kΩ

TIps

• בחר את תדר המיתוג (על ידי בחירת קבל מיתוג מתאים) בטווח הדיודה שלך (על ידי בחירת דיודה של Shotky במקום מטרה כללית).
• בחר את הקבלים עם מתח מרבי יותר ממה שאתה רוצה לספק כקלט (קבל קלט) או עלה על הפלט (קבל פלט). לְמָשָׁל. קבל 16V בכניסה (עם קיבול גבוה יותר) וקבל 50V ביציאה (עם פחות קיבול), אך שניהם באותו גודל יחסית.

שלב 2: חומרים וכלים

חומרים בהם השתמשתי, אך הערכים המדויקים תלויים אך ורק בצרכיך:

• שבב MC34063 (אמזון)
• קבל מיתוג: 1nF
• קבל כניסה: 16V, 220µF
• קבל פלט: 16V, 220µF (אני ממליץ על 50V, 4.7µF)
• דיודת מיתוג מהירה: 1N4001 (כמה דיודות Shotky הרבה יותר מהירות)
• נגד: 180Ω (ערך שרירותי)
• נגד: 0.22Ω
• נגד משתנה: 0-20kΩ, אך ניתן להשתמש ב- 0-50kΩ
• משרן: 100µH
• לוח PCB אב טיפוס (BangGood.com)
• כמה כבלים קצרים

כלים נחוצים:

• תחנת הלחמה (ושירותים סביבו: חוט הלחמה, שרף במידת הצורך, משהו לניקוי קצה וכו '…)
• צבת, צבת אלכסונים/חותכי צד
• מסור או כלי סיבוב לחיתוך הלוח
• קוֹבֶץ
• סרט דביק (כן, ככלי, לא כחומר)
• אתה

שלב 3: הצבת אלמנטים - התחלה

אני מבלה הרבה זמן לארגן אלמנטים על הלוח בתצורה כזו, כך שהוא תופס כמה שפחות מקום. לאחר ניסיונות וכישלונות רבים, הפרויקט הזה מציג את מה שהגעתי אליו. כרגע, אני חושב שזהו המיקום האופטימלי ביותר של אלמנטים באמצעות צד אחד בלבד של הלוח.

שקלתי לשים אלמנטים משני הצדדים, אבל אז:

• הלחמה תהיה ממש מסובכת
• זה בעצם לא תופס פחות מקום
• SMPS תהיה בעלת צורה לא סדירה, מה שהופך את הרכבה למשל ביצה או על סוללת 9V קשה מאוד להשיג

כדי לחבר צמתים השתמשתי בטכניקה של שימוש בחוט חשוף, לכופף אותו בצורה צפויה של שביל ולאחר מכן להלחם אותו ללוח. אני מעדיף את הטכניקה הזו במקום הלחמה בגלל:

• שימוש בהלחמה ל"חיבור הנקודות "במחשב הלוח אני מחשיב כמטורף ואיכשהו לא מתאים. כיום חוט הלחמה מכיל שרף המשמש לניקוי חמצון של הלחמה והמשטח. אך השימוש בהלחמה כבונה שבילים גורם לשרף להתאדות ולהשאיר חלקים מחומצנים חשופים, שלדעתי לא כל כך טובים למעגל עצמו.
• ב- PCB שהשתמשתי בו, קישור של 2 "נקודות" עם הלחמה פשוט כמעט בלתי אפשרי. הלחמה נדבקת ל"נקודות "מבלי ליצור חיבור מיועד ביניהן. אם אתה משתמש ב- PCB שבו "נקודות" עשויות נחושת והן קרובות מאוד זו לזו, נראה שקל יותר ליצור חיבורים.
• שימוש בהלחמה ליצירת נתיבים משתמש רק בהלחמה רבה. השימוש בחוט פשוט פחות "יקר".
• במקרה של טעות, זה יכול להיות ממש קשה להסיר נתיב הלחמה ישן ולהחליף אותו בנתיב חדש. שימוש בנתיב חוט זו משימה הרבה יותר קלה.
• שימוש בחוטים גורם לחיבור אמין הרבה יותר.

החיסרון הוא שלוקח יותר זמן לעצב את החוט ולהלחם אותו. אבל אם אתה מקבל ניסיון זה כבר לא משימה קשה. לפחות פשוט התרגלתי לזה.

טיפים

• הכלל העיקרי למקם את האלמנטים הוא לחתוך את הרגליים המוגזמות בצד השני של הלוח, קרוב ככל האפשר ללוח. זה יעזור לנו מאוחר יותר כאשר נניח את החוט לבניית שבילים.
• אל תשתמש ברגלי אלמנט ליצירת שבילים. באופן כללי זה רעיון טוב לעשות את זה, אבל אם אתה עושה טעות, או שצריך להחליף את האלמנט שלך (למשל הוא נשבר) אז זה באמת קשה לעשות זאת. בכל מקרה תצטרך לחתוך את חוט השביל ומכיוון שרגליים כפופות, זה יכול להיות מאתגר לשלוף את האלמנט מהלוח.
• נסה לבנות נתיבים מבפנים של המעגל כלפי חוץ, או מצד אחד לשני. נסה להימנע ממצב כאשר אתה צריך ליצור נתיב, אך נתיבים אחרים מסביב כבר נוצרים. זה יכול להיות קשה להחזיק את חוט השביל.
• אין לחתוך את חוט הנתיב לאורך/הצורה הסופית לפני הלחמה. קח חוט נתיב ארוך יותר, צור אותו, השתמש בקלטת כדי להחזיק את חוט הנתיב במיקום על הלוח, הלחם אותו ולבסוף חתך אותו על הנקודה הרצויה (בדוק את התמונות).

שלב 4: הצבת אלמנטים - משימה ראשית

אתה רק צריך לעקוב אחר התרשים ולמקם את האלמנט אחד אחד, לחתוך את הרגליים המוגזמות, להלחם אותו קרוב ככל האפשר ללוח, לעצב את חוט השביל, להלחים אותו ולחתוך. חזור על הפעולה עם אלמנט אחר.

עֵצָה:

אתה יכול לבדוק בתמונות כיצד הנחתי כל אלמנט. נסה רק לעקוב אחר התוכנית שסופקה. בחלק מהמעגלים המורכבים העוסקים בתדרים גבוהים וכו ', משרנים ממוקמים על הלוח בשל שדה מגנטי שיכול להפריע לאלמנטים אחרים. אבל בפרויקט שלנו פשוט לא אכפת לנו מהמקרה הזה. לכן הנחתי את המשרן ישירות על גבי שבב MC34063 ולא אכפת לי מהפרעות

שלב 5: חיתוך הלוח

אתה צריך לדעת לפני כן, שלוחות PCB ממש קשים ובגלל זה קשה לחתוך. ניסיתי קודם כל להשתמש בכלי סיבוב (תמונה). קו החיתוך חלק מאוד, אך לקח לו זמן רב לחתוך אותו. החלטתי לעבור למסור רגיל לחיתוך מתכת ומבחינתי הוא עבד באופן תקין.

טיפים:

• חותכים את הלוח לפני הלחמת כל האלמנטים. ראשית הניחו את כל האלמנטים (ללא הלחמה), סמנו נקודות חיתוך, הסירו את כל האלמנטים, חתכו את הלוח ולאחר מכן החזירו אלמנטים והלחמו אותם. במהלך החיתוך אתה צריך לדאוג לאלמנטים שכבר מולחמו.
• הייתי מעדיף להשתמש במסור במקום בכלי סיבוב, אבל זה כנראה דבר אינדיבידואלי.

שלב 6: עיצוב

לאחר החיתוך השתמשתי בקובץ כדי להחליק את הקצוות ולעגל את הפינות.

גודל הלוח הסופי היה 2.5 ס"מ אורך, 2 ס"מ רוחב וגובה 1.5 ס"מ.

הפרויקט בצורתו הגסה נעשה. זמן לבדיקה…

שלב 7: בדיקת הפעולה

חיברתי את הלוח לפס LED (12 נוריות) שצריך ספק כוח 12V. הגדרתי קלט 5V (המחולק על ידי יציאת USB) ובאמצעות הנגד המוסדר הגדרתי פלט של 12V. זה עובד בצורה מושלמת. בגלל הזרם הגבוה יחסית שנמשך, שבב MC34063 התחמם. עזבתי את המעגל עם פס לד במשך כמה דקות והוא היה יציב.

שלב 8: תוצאה סופית

אני מחשיב את זה כהצלחה גדולה ש- SMPS כל כך קטן יכול להפעיל דבר כזה של ציור הנוכחי כמו 12 נוריות LED.