TPS63000 पर एक लगभग सार्वभौमिक कनवर्टर, या सबसे छोटे के लिए खानपान

आप के लिए अच्छा दिन, प्रिय geeks और सहानुभूति! जो लोग बेकार अद्वितीय पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को विकसित करने पर अपना खाली समय बिताना पसंद करते हैं, उनके लिए हर बार एक नया डिजाइन विकसित होने और एक किफायती, कुशल और कॉम्पैक्ट समाधान की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, विभिन्न प्रकार के बैटरी-संचालित उपकरणों को अपग्रेड करते समय, मानक बैटरी का उपयोग करने की क्षमता काम की मात्रा और अवधि को कम करती है। नीचे वर्णित डिवाइस 3.5 वाट तक की शक्ति वाले उपकरणों के लिए बिजली के मुद्दे को हल करता है।


इसलिए, शुरू करने के लिए, हम एक शक्ति स्रोत के लिए आवश्यकताओं की एक सूची तैयार करते हैं:

1. स्थिर समायोज्य आउटपुट वोल्टेज 1.5 से 5.5 वी तक
। 1.8 वी से इनपुट वोल्टेज (श्रृंखला में जुड़े दो नीएमएच बैटरी की न्यूनतम वोल्टेज) से 5.5 वी तक ( USB अधिकतम वोल्टेज)।
3. पावर तीन वाट से कम नहीं।
4. हिरन मोड और इसके विपरीत को बढ़ावा देने से स्वचालित रूप से स्विच करें।
5. उच्च दक्षता - कम से कम 95% की दक्षता
6. कॉम्पैक्टनेस - किसी भी मामले में, आकार एए के मानक तत्व के व्यास से अधिक व्यापक नहीं है
। न्यूनतम आयाम
8. घटकों की न्यूनतम संख्या, अविश्वसनीय की अनुपस्थिति और तेजी से उम्र बढ़ने वाले इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर के अधीन।

TPS63000 एकीकृत सर्किट इन सभी आवश्यकताओं को पूरा करता है। इस आईसी की एकमात्र अपेक्षाकृत असुविधाजनक संपत्ति इसकी अल्ट्रा-कॉम्पैक्ट 3x3 मिमी VSON SMD पैकेज है जिसमें अंडरसाइड पर ग्यारह पैड हैं। Microcircuit को बाहरी डायोड की आवश्यकता नहीं है, और उच्च रूपांतरण आवृत्ति के कारण भंडारण चोक के आयाम बहुत छोटे हैं।

माइक्रोक्रिकिट को चालू करने का मेरा संस्करण इस तरह दिखता है:



जैसा कि ऊपर के योजनाबद्ध आरेख से देखा जा सकता है, घटकों की संख्या न्यूनतम है, और वे सभी एसएमडी संस्करण में मौजूद हैं।

घटकों के गुणों और रेटिंग के बारे में थोड़ा:

सभी बहुपरत सिरेमिक कैपेसिटर, इन्सुलेशन सामग्री X7R के साथ आकार 1206 और रेटेड वोल्टेज वी।

डेटासेट 0603 में अनुशंसित एक के बजाय आकार 1206 क्यों? तथ्य यह है कि मॉड्यूल की वांछित कॉम्पैक्टनेस और एक बंद मामले में इसका स्थान मुद्रित सर्किट बोर्ड और घटकों के महत्वपूर्ण हीटिंग को जन्म दे सकता है। सिरेमिक बहुपरत कैपेसिटर गर्म होने पर अपनी क्षमता का 70% तक खो सकते हैं। में इस प्रकाशन में वृद्धि के आकार के साथ समाई संधारित्र के तापमान स्थिरता में महत्वपूर्ण सुधार को दर्शाता है। इसके अलावा, बड़े घटकों को बोर्ड को मिलाप करना आसान है (मैनुअल टांका लगाने के साथ, निश्चित रूप से)। अनुशंसित 6.3 V के बजाय रेटेड वोल्टेज 10 V क्यों है? क्योंकि व्यामोह: मेरे लिए, सेंट के एक जोड़े को ओवरपे करना बेहतर है, लेकिन एक निष्क्रिय डिवाइस के कारण आपके तंत्रिका तंत्र को नष्ट करने की तुलना में अधिक विश्वसनीयता मिलती है।

अब स्टोरेज चोक पर चलते हैं। तकनीकी दस्तावेज की तुलना में इसका आकार थोड़ा बढ़ गया है: 4012 के बजाय 4018 का उपयोग किया गया था। इसके लिए एक स्पष्टीकरण है। भंडारण चोक के सबसे महत्वपूर्ण मापदंडों में से एक संतृप्ति वर्तमान है। सीधे शब्दों में कहें तो यह करंट की भयावहता है, जिस पर पहुंचने पर इंसट्रक्टर का इंडक्शन तेजी से कम होने लगता है और करंट में और इजाफा होने के साथ ही यह तार के एक टुकड़े में बदल जाता है। इसके नकारात्मक परिणाम: माइक्रोक्रिस्किट के नियंत्रण कुंजी पर भार में वृद्धि, थ्रॉटल के हीटिंग, कनवर्टर की दक्षता कम हो गई। 4012 के लिए, संतृप्ति वर्तमान 2.3 ए (10% द्वारा अधिष्ठापन में कमी) से 2.5 ए (30% द्वारा अधिष्ठापन में कमी) से है, और एलपीएस 4018 के लिए यह 2.7 ए (10%) से 2.9 ए (पहले से ही है) 30%)। TPS63000 में आंतरिक कुंजी पर 3 ए की वर्तमान सीमा है। तदनुसार, सभी रसों को निचोड़ने के लिएचिप की क्षमता का पूर्ण उपयोग अधिक उपयुक्त LPS4018 है। इसके अलावा, 4018 में 4012 (0.07 ओम बनाम 0.1 ओम) की तुलना में कम प्रतिरोध है।

तदनुसार, प्रारंभ करनेवाला में गर्मी का नुकसान भी कम होगा। वैसे, यह तथ्य कि बढ़ते तापमान के साथ यह पैरामीटर एक बड़े संतृप्ति वर्तमान के साथ एक रिएक्टर चुनने के पक्ष में भी बिगड़ता है, और कुछ मार्जिन काफी जगह से बाहर होगा। अब प्रारंभ करनेवाला अधिष्ठापन की पसंद के बारे में: तकनीकी दस्तावेज औसत मामले के लिए औसत के रूप में 2.2 μH के अधिष्ठापन को इंगित करता है, जबकि यह उल्लेख किया गया है कि अधिष्ठापन में वृद्धि लोड पर वोल्टेज तरंग को कम करती है, लेकिन लोड में परिवर्तन की प्रतिक्रिया को बिगड़ती है। इसके अलावा, एक हृदयहीन महिला के कारण एक भौतिक विज्ञानी का नाम, जब अधिष्ठापन बढ़ता है और आकार बनाए रखा जाता है, संतृप्ति वर्तमान गिरती है और सक्रिय प्रतिरोध बढ़ता है। सामान्य तौर पर, मैंने इंडक्शन के परिमाण को नहीं बढ़ाया। मैं अधिकतम वर्तमान का मूल्यांकन कैसे कर सकता हूं जो सैद्धांतिक रूप से प्रारंभ करनेवाला में हो सकता है? मैं सबसे आदिम विधि का उपयोग करता हूं (नरक,मुझे यकीन है कि इसके लिए विशेष सूत्र हैं!): "संदर्भ बिंदु" बनाने के लिए हम सबसे गंभीर मोड लेते हैं - वोल्टेज को 5 V तक बढ़ाते हैं, 800 mA DC के भार के साथ। तदनुसार, उत्पादन शक्ति 4 वाट है। 1.8 V पर चार वाट (न्यूनतम इनपुट वोल्टेज TPS63000) का अर्थ है कि 2.2 ए का निरंतर प्रवाह। ऐसा लगता है कि 4012 प्रारंभ करनेवाला पर्याप्त मात्रा में होना चाहिए।

लेकिन इस मामले में यह ध्यान रखना आवश्यक है कि पल्स कन्वर्टर "थ्रॉटल" को आधा समय "पंप" करता है, और समय का दूसरा हिस्सा इसे लोड में "डिस्चार्ज" करता है (यह, ज़ाहिर है, ऑपरेशन के सिद्धांत का बहुत मोटा विवरण है, लेकिन हमारे उद्देश्यों के लिए यह पर्याप्त है)। तदनुसार, 2.2 ए के निरंतर इनपुट वर्तमान प्रदान करने के लिए, 4.4 ए की स्पंदनशील धारा की आवश्यकता होती है। चूंकि माइक्रोकिरकिट की आंतरिक कुंजी वर्तमान में 3 ए तक सीमित है, आप 1.8 वी और 2.2 ए से 5 वी और 800 एमए से परिवर्तित करने के बारे में भूल सकते हैं। । गैर-आदर्श घटकों, नुकसान और हीटिंग को देखते हुए, आउटपुट पर 5 वी पर 700 एमए, क्रमशः इनपुट पर 2.3 वी पर 1.5 ए, यथार्थवादी होगा। यदि आप इनपुट वोल्टेज के 1.8 वी से शुरू करते हैं, तो 5 वी पर अधिकतम उत्पादन 500 एमए होगा। यह गणना करना आसान है कि चिप के लिए इस अधिकतम "असुविधाजनक" मोड में, आउटपुट पावर केवल 2.5 वाट होगी।

डिवाइस के शेष तत्व महत्वपूर्ण नहीं हैं, मैंने स्थापना की सुविधा के कारण आकार 1206 प्रतिरोधों और 100 एनएफ संधारित्र लिया।

सर्किट बोर्ड KiCAD में डिज़ाइन किया गया है। यह द्विपक्षीय है, पीछे की ओर तांबे की एक सतत परत है, जो रेडिएटर के रूप में कार्य करती है। Microcircuit के हीट सिंक संपर्क के लिए साइट पर, धातुकरण के साथ छेद के माध्यम से बोर्ड के पीछे की ओर गर्मी स्थानांतरित करने के लिए बनाया जाता है।

बोर्ड ड्राइंग, आकार 14x24 मिमी। बेशक, इसे आधा बनाया जा सकता है, लेकिन इस मामले में हीट सिंक क्षेत्र अपर्याप्त हो सकता है। मुझे यकीन है कि बोर्ड बनाते समय मैंने उच्च-आवृत्ति वाले डिवाइस बनाने के लिए सभी दिशानिर्देशों का उल्लंघन किया था:



रेडी-मेड उदाहरण:



डिवाइस पूरा हो गया है, इस फोटो में मेरे राशन विशेष रूप से घृणित दिखते हैं:



एए और 18650 बैटरी की तुलना में:



कनवर्टर के परीक्षणों ने डिवाइस की पूरी संचालन क्षमता को दिखाया, अधिकतम उत्पादन 5 वी पर 720 एमए था, अर्थात। लगभग 3.6 वाट। ये पैरामीटर केवल कम से कम 2.3 वी के इनपुट वोल्टेज के साथ संभव थे (तकनीकी दस्तावेज में संकेत से कम एक वोल्ट)। बोर्ड 63 डिग्री सेल्सियस तक गर्म होता है, जो डिवाइस में उपयोग किए जाने वाले घटकों के लिए काफी स्वीकार्य है। आउटपुट वोल्टेज को समायोजित करना अच्छी तरह से काम करता है। संचालित डिवाइस और पड़ोसी उपकरण पर कोई हस्तक्षेप नहीं देखा गया है।

यहाँ KiCAD प्रोजेक्ट फ़ोल्डर है।

डब्ल्यूटीएफपीएल लाइसेंस के तहत प्रकाशित।

खैर, और पारंपरिक: मज़े करो!

Source: https://habr.com/ru/post/hi400617/