Jak stworzyć regulowany zasilacz 5V z nieuregulowanego zasilacza 5V

15

Mam projekt, który obejmuje konkretny komputer jednopłytowy * i kilkaset „inteligentnych” diod LED RGB28 WS2812B , wszystkie zasilane napięciem 5 V.

Mam nieuregulowany zasilacz 5 V 15 A. Podczas gdy diody LED są w porządku z nieuregulowanym zasilaniem, mikrokontroler, którego używam, ma problemy, gdy napięcie nie jest stałe.

Ponieważ chcę uruchomić to wszystko z jednego źródła zasilania, chciałbym wytworzyć około 1 ampera regulowanego zasilania 5V z nieuregulowanego źródła 15A 5V.

Chcę zbudować ten konwerter mocy na płytce drukowanej, więc szukam projektu, który mogę wdrożyć, a nie gotowej płyty. Moim ostatecznym projektem będzie czapka Pi, to znaczy, że zaczepi się na portach GPIO Pi i usiądzie na górze.

Wszystko to zostanie przylutowane ręcznie (przez otwór lub montaż powierzchniowy), więc idealnie nie będzie wymagało więcej części niż potrzeba. Jest to jednorazowy przypadek, więc podczas gdy koszt jest problemem, nie próbuję oszczędzać ani grosza.

Jakiego rodzaju obwód konwertera mocy mógłbym wbudować na płytę, aby to zrobić? Czy przeliczając tylko 1 wzmacniacz napotkam znaczące problemy z ciepłem?

Nie proszę nikogo, aby to dla mnie zaprojektował, raczej skieruj mnie we właściwym kierunku.

* WS2812B to „inteligentne” kontrolowane szeregowo źródło światła LED RGB zintegrowane w pakiecie 5050. Połączenia są cyfrowym szeregowym wejściem i wyjściem plus 5 V i uziemienie. szpilki. Obejmuje on także precyzyjny wewnętrzny oscylator i (wewnętrznie generowany) napęd stałoprądowy 12V. Urządzenia są połączone szeregowo (od Dout do następnego Din), umożliwiając do 1024 urządzeń i 5-metrowy ciąg na jednym połączeniu szeregowym.
Aby uzyskać więcej informacji, zobacz arkusz danych tutaj

* Raspberry Pi 2 B

power-supply dc-dc-converter

— HighInBC
źródło

3

Jestem tu nowy, więc jeśli ktokolwiek zostawiłby mi głos w dół, mógłby wyjaśnić, dlaczego, to pomoże mi lepiej następnym razem.

— HighInBC

7

Oni błędnie , że jest to kwestia zakupów, ponieważ jesteś nowy, i wspomniał Arduino / RPI. Ludzie tutaj nienawidzą tych, którzy o nich wspominają. Dziwię się, że migracja jeszcze nie odbyła się samodzielnie.

— Passerby

14

Będę o tym pamiętać i następnym razem nazwać to „małym komputerem 5V”.

— HighInBC

2

Końcowe zastosowanie nie powinno mieć znaczenia. Pytanie, jak regulować nieregulowany transformator o tym samym napięciu, jest całkowicie tematem.

— Passerby

1

Nie przejmuj się Olinem zbyt poważnie w tej kwestii (ale zwróć na niego uwagę w jakiejkolwiek kwestii technicznej) - jest to powtarzająca się kwestia polityczna z nim, więc wykorzystuje wszelkie usprawiedliwienia, aby jeszcze bardziej pokonać tego martwego konia. [[:-)]] Nie traktuj moich komentarzy na temat Olina zbyt poważnie, z wyjątkiem tych na temat jego zdolności technicznych, to powracające ... -> Abend: Wykryto oczekującą pętlę rekurencyjną. || Komentarz Olin do WS2812B może być poprawny. Lub losowi downvoters mogli wybrać cię na codzienny prezent, jak się wydaje.

— Russell McMahon,

3

Arkusz danych konwertera XL6009 ma kilka schematów odniesienia, w tym jeden dla nieodwracającego konwertera boost-buck:

Będziesz musiał dostosować go do wyjścia 5 V zamiast 12 V, zastępując R2 rezystorem 3,0 K, zgodnie z powyższym wzorem. Zakres wejściowy zależy od napięcia wyjściowego i prądu, więc nieregulowane źródło 5 V powinno znajdować się w zakresie dla wyjścia regulowanego 5 V.

— Dmitrij Grigoriew
źródło

1

Arkusz danych dla XL6009 mówi, że napięcie wejściowe może wynosić od 5 V do 32 V. Jeśli moje nieuregulowane zasilanie 5 V spadnie poniżej 5 V, czy nie będzie to stanowić problemu?

— HighInBC

1

Właściwie uczciwa uwaga. Użyłem tego układu z Li-Ion jako wejściem (między 3,7 a 4,2 V) bez problemów, i np. Ta strona twierdzi, że ich przetwornica podwyższająca napięcie oparta na XL6009 działa od 3 V w górę, ale specyfikacja tego nie gwarantuje.

— Dmitrij Grigoryev,

1

Każdego dnia przejmę rzeczywistość od specyfikacji.

— HighInBC

Przynajmniej absolutne maksymalne oceny XL6009 nie zabraniają ci zejścia poniżej 5 V. Myślę, że możesz nie uzyskać deklarowanej wydajności lub pełnego prądu przełączania 4A. Dzięki, że o tym wspomniałem, przeoczyłem ten wiersz specyfikacji.

— Dmitry Grigoryev

Innym rozwiązaniem może być dodanie obwodu regulacyjnego do nieregulowanego zasilania, aby zapewnić regulowane napięcie 5 V 1A, a także nieregulowane napięcie 5 V 15 A. Można „dotknąć” źródła nieuregulowanego 5v.

— Guill

13

To, czego chcesz, określa się mianem „nieodwracającego konwertera buck-boost”. Istnieje kilka różnych topologii konwertera trybu przełączanego, które mogą to osiągnąć.

Niestety wszystkie z nich są bardziej złożone niż zwykły konwerter buck (tylko kroki w dół) lub konwerter boost (tylko kroki w górę).

Szybki Google znalazł aplikację Ti porównującą opcje. http://www.ti.com/lit/an/slyt584/slyt584.pdf

National Semiconductor ma narzędzie online o nazwie webbench, które zaprojektuje to dla Ciebie. Jedynym minusem jest to, że lubi wybierać części, które są PITA do lutowania.

— Peter Green
źródło

+1 To dobra informacja. Mam trochę do przeczytania.

— HighInBC

1

Informuję, że National Semiconductor już nie ma. Zostały wykupione przez TI jakiś czas temu. W rzeczywistości można teraz znaleźć narzędzie do projektowania WebBebch hostowane na stronie internetowej www.ti.com.

— Michael Karas

Przyjąłem tę odpowiedź, ponieważ wydaje się, że wskazuje ona właściwy kierunek.

— HighInBC

6

Możesz rozważyć wystarczające doładowanie, aby następnie wyregulować liniowo z powrotem do 5 V. Mniej wydajny i może być niepraktyczny, ale powinieneś przynajmniej zrobić sumy.

1

Konwerter doładowania, po którym następuje regulator liniowy, prawdopodobnie ma podobną ogólną złożoność jak sepiczny lub podwójnie przełączający konwerter doładowania buck. Więc nie jestem pewien, czy widzę wiele sensu.

— Peter Green

2

Po co sam je zbudować, skoro możesz kupić mały konwerter typu boost-buck za mniej niż dziesięć dolarów? Mam raczej pozytywne doświadczenia z tym . Jest mały, niski profil i jest łatwy do lutowania (4 otwory w rogach, 2 na wejściu i 2 na wyjściu):

FYI, rozmiar tej rzeczy to 44x21x13mm, więc może dobrze zmieścić się między niestandardową płytką drukowaną a RPi.

— Dmitrij Grigoriew
źródło

1

Jak wspomniałem, buduję płytkę drukowaną, która musi pasować do formy. Z pewnością mógłbym jednak użyć komponentów i projektu z takiej płyty.

— HighInBC

2

Po co odpowiadać w ten sposób, skoro w pytaniu wyraźnie stwierdzono, że nie szuka gotowej płyty? Nawet jeśli tego nie powiedział - to w żaden sposób nie odpowiada na pytania, ludzie czytają stos wymiany w celu nauki, a nie rekomendacje dotyczące zakupów, czytają elektronikę. Stackexchange.com/help/on-topic Rzeczy takie powinny być w komentarzach, nie w odpowiedzi (jeśli w ogóle powinno być, ponieważ pytanie wyraźnie mówi „nie” dla gotowych płyt)

— ScienceSamovar

2

nie wspominając już o tym, że konwertery w twoim linku są zawyżone, możesz znaleźć identyczne (nawet od tego samego producenta) konwertery o wiele tańsze (około 3 USD każdy)

— ScienceSamovar

Dlaczego nie można ułożyć tej gotowej płyty na niestandardowej płytce drukowanej i zrobić z konwerterem, koncentrując się na pozostałej części projektu zamiast wymyślać koło? W końcu oczywiście to twój wybór.

— Dmitrij Grigoryev,

1

@DmitryGrigoryev, ponieważ chodzi o to, aby dowiedzieć się, jak to zrobić i zastosować te umiejętności w dalszych projektach (które trafiają na przykład do produkcji, nie można używać tego rodzaju rzeczy w produkcji). Oczywiście możesz używać gotowych płyt i napisanego kodu do wszystkiego, ale oznacza to, że w końcu ledwo wiesz, co dokładnie robi Twój obwód, po prostu znasz duże moduły. W każdym razie nie o to chodzi, chodziło mi o to, że ktoś pyta cię, jak zrobić obwód i dokonać obliczeń - przekazanie mu linku do sklepu i powiedzenie „nie zawracaj sobie głowy, po prostu kup” nie zniechęca go do nauki.

— ScienceSamovar

-2

Okazało się, że moja raspberry pi 2012-2013 reklamowana jako wymagająca „regulowanego napięcia 5 V” potrzebuje 4,88 do 5,02 V do rozruchu i> 4,4 V do dalszego działania. Ponieważ twój główny zasilacz 15A może chwilowo przekroczyć 5,02 woltów, nie ufałbym temu.

Jeśli możesz tolerować ciągłe włączanie się zielonej diody LED, możesz użyć jej jako „przepełnienia” przy 4,9 wolta przy parach zieleni równoległych do rPi, które przechodzą od progu minimalnej jasności przy około 4,8 V do dość jasnego przy 5,2 V. Z zasilacza 15A poprowadź kabel o wartości znamionowej 2Amp do swojej płyty „regulatora przepełnienia” zawierającej tylko parę zielonych diod LED i wystarczającą ich ilość, aby zrzucić wzmacniacz na 5,2 V, chociaż normalnie powinny zużywać znacznie mniej. Celem jest, aby osiąść na prawie 5 V na tej płycie przy wyłączonym rPi. w razie potrzeby użyj dłuższego kabla zasilającego 2A (ze względu na jego rezystancję). W zależności od rodzaju nieuregulowanego zasilania 15A, możesz również chcieć kondensatora tłuszczu na płycie „regulatora przepełnienia”. Od 5 V rms nieuregulowane rektyfikowane (jeden z najgorszych rodzajów nieuregulowanych),

Następnie chcesz mieć wystarczającą długość przewodu znamionowego 2A z tej płytki do linii „0” i „+5” pi, prawdopodobnie z przełącznikiem w środku, i dążąc do 1/20 do 1/8 omów w tych przewodach zasilających. (większość multimetrów nie mierzy tak nisko jak to poprawnie). Włączenie rPi powinno sprawić, że zielenie zauważalnie ściemni się i da ci stabilne 4,9 V na rPi.

Proszę zamieścić tutaj i na forum rPi zmierzone napięcie między TP1 a TP2, ponieważ w tym miejscu spodziewam się, że będzie potrzebowało 4,9 V (co jest reklamowane jako „5”)

— mefisto
źródło

2

Używanie diod LED do regulacji napięcia jest co najmniej nieprofesjonalne. Wynikowe napięcie będzie z czasem znacznie dryfować w miarę rozgrzewania się diod LED. To także marnowanie doskonale dobrych diod LED.

— Dmitry Grigoryev

dioda Zenera byłaby znacznie bardziej odpowiednia.

— Stefan Paul Noack

1

@ noah1989 tak, ale będziesz potrzebować wielu z nich, aby ustabilizować 2A, więc dodasz tranzystor i zrobisz liniowy regulator. A następnie weźmiesz pod uwagę, że napięcie wejściowe może być niższe niż 5 V, i dodaj do niego przetwornicę podwyższającą. W końcu dostaniesz w końcu konwerter boost-buck (nie ty osobiście, tylko ktoś, kto próbuje zastosować to podejście).

— Dmitrij Grigoryev,