Bộ điều chỉnh 5 volt hiện tại


14

Đây có phải là một mạch hợp lệ cho bộ điều chỉnh 12 đến 5 volt hiện tại cao? Tôi cần khoảng 10 amps. TIP sẽ có một bộ tản nhiệt lớn.

Sơ đồ

Nguồn là pin xe gắn trên robot khổng lồ R2D2 này. TheraBot


1
nó sẽ không hợp lệ trong cuốn sách của tôi nhưng điều đó có ý nghĩa gì với bạn?
Andy aka

Như trong, có gì sai với nó?
Pål Thingbø

1
Chạy trốn nhiệt, đó là sai với nó. Bạn sai khi cho rằng các bóng bán dẫn là bằng nhau, nhưng trong thực tế, chúng không.
jippie

TIP35C là bóng bán dẫn 125W 25A. Giảm 7V ở 10A chỉ là 70W. Tôi nghĩ một người nên là đủ.
Kamil

1
Nếu tôi sử dụng 3 TIP, với điện trở bộ phát được thêm vào, việc làm mát hệ thống sẽ dễ dàng hơn? (vì mỗi TIP sẽ mang lại khoảng 20W)
Pål Thingbø

Câu trả lời:


16

Đó không phải là cấu trúc liên kết phù hợp để sử dụng bóng bán dẫn để tăng dòng điện của bộ điều chỉnh tuyến tính. Đây là cách nó được thực hiện bằng cách sử dụng một bóng bán dẫn duy nhất để cung cấp nhiều dòng điện hơn:

Điều này vẫn giữ cho điện áp đầu ra được quy định tốt. Trong mạch của bạn, việc giảm BE của các bóng bán dẫn sẽ làm cho điện áp đầu ra thấp hơn.

Ở các dòng điện thấp, có rất ít điện áp đi qua R1, do đó Q1 không hoạt động. Khi dòng tải tăng, điện áp trên R1 tăng, bật Q1, sẽ tạo thêm dòng điện vào đầu ra. Bộ điều chỉnh vẫn đang điều chỉnh, nhưng thông qua hiện tại nó sẽ ngừng tăng ở mức khoảng 3/4 Ampe trong trường hợp này, sau đó bóng bán dẫn sẽ chiếm phần lớn tải bổ sung.

Một bóng bán dẫn công suất lớn với tản nhiệt lớn sẽ có thể xử lý dòng điện đầu ra 10 A của bạn. Tuy nhiên, nếu bạn muốn truyền nhiệt qua nhiều bóng bán dẫn, bạn không thể thêm song song nhiều hơn nữa. Cách để thêm nhiều bóng bán dẫn là cung cấp cho mỗi điện trở bộ phát riêng của nó. Điều này cung cấp một ít thông tin phản hồi tiêu cực để nếu một bóng bán dẫn đi qua nhiều hơn dòng điện của nó, điện áp đi qua điện trở bộ phát của nó sẽ cao hơn, sẽ lấy đi điện áp BE của nó, sẽ làm giảm dòng điện qua điện trở.

Dưới đây là một ví dụ với 3 bóng bán dẫn bên ngoài chiếm phần lớn tải hiện tại, trong khi thông thường đang cung cấp quy định:

Về cơ bản, đây là ý tưởng giống như trước đây, nhưng mỗi bóng bán dẫn có điện trở bộ phát riêng. R1 cũng được tăng lên một chút để đảm bảo có nhiều ổ đĩa cơ sở có sẵn cho cả ba bóng bán dẫn và để tính đến việc giảm điện áp bổ sung trên các điện trở bộ phát. Tuy nhiên, R1 lớn hơn nó cần trong ví dụ này. Tuy nhiên, bạn có rất nhiều điện áp khoảng không có sẵn, vì vậy giảm thêm một chút trong điện trở là không có vấn đề.

Giữ sự tiêu tan của các điện trở trong tâm trí. Giả sử để giải thích cho sự mất cân bằng nhỏ và một số lề, chúng tôi muốn mỗi bóng bán dẫn có thể xử lý 4 A. Đó là 400 mV trên điện trở bộ phát, cộng với 750 mV hoặc hơn cho mức giảm BE, tổng cộng là 1,15 V cần phải đi qua R1 ở mức đầy đủ. Điều đó có nghĩa là nó sẽ tiêu tan 660 mW, vì vậy nó cần ít nhất là điện trở "1 W".

Mỗi điện trở bộ phát phải có khả năng tiêu tán một cách an toàn (4 A) 2 (100 mΩ) = 1.6 W. Đây phải là ít nhất các điện trở "2 W".

Tất cả điều này đã nói, tôi đồng ý với Wouter ở chỗ đây là cách sai để giải quyết vấn đề chung của bạn. Điều chỉnh tuyến tính xuống 12 V để tạo ra 5 V sẽ gặp nhiều rắc rối và lãng phí hơn rất nhiều so với bộ chuyển đổi. Tuy nhiên, cách thực sự để giải quyết vấn đề này là lùi lại một vài cấp độ và suy nghĩ lại ở cấp độ hệ thống. Chạy nhiều thứ hiện tại cao ở mức 5 V từ pin 12 V không có ý nghĩa gì. Bạn sẽ có thể tìm thấy các động cơ chạy ở 12 V, thực sự dễ dàng hơn các động cơ chạy ở 5 V ở mức năng lượng này. Sau đó, bạn chỉ cần cung cấp 5 V cho logic điều khiển, điều khiển các công tắc cho phép cấp nguồn cho các thiết bị 12 V. Hoặc bạn vẫn có thể sử dụng các thiết bị 5 V với ổ PWM phù hợp để bạn bật và tắt 12 V đủ nhanh để các thiết bị chỉ nhìn thấy mức trung bình của 5 V.

Cần có một số tùy chọn tốt ở cấp hệ thống, không có tùy chọn nào trong đó bao gồm lãng phí 70 W dưới dạng nhiệt để chạy động cơ 5 V từ 12 V.

Tôi đã mô tả làm thế nào để tạo ra một bộ điều chỉnh tuyến tính hiện tại cao hơn từ một cái hiện có và một số bóng bán dẫn bên ngoài để ghi lại cách làm đúng, nhưng đây không thực sự là một phần của giải pháp tổng thể của bạn.


Lưu ý rằng R1 có thể lớn hơn nhiều vì IC1 có được dòng điện cần thiết từ các bazơ và về cơ bản, R1 là điện trở bật cho bóng bán dẫn. (Tôi biết rằng điều đó sẽ rõ ràng với bạn một khi đã lưu ý - chỉ không nhất thiết phải chú ý trên đường đi).
Russell McMahon

8

Một số nhận xét, theo thứ tự quan trọng gần đúng:

  • Tại sao bạn cần 10A ở 5V? Nếu bạn muốn có được cảm giác ấm áp, hãy thắp một ngọn nến!
  • Nếu bạn thực sự cần 10A ở 5V, tại sao lại tạo nó từ 12V (mà bây giờ phải cung cấp cùng 10A)? (Lấy PSU PC!)
  • Nếu bạn thực sự muốn tạo ra 5V / 10A từ 12V, tại sao không xây dựng một nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi? Nó có thể sẽ có giá thấp hơn so với tản nhiệt lớn mà bạn cần bây giờ. (Tôi hoàn toàn ủng hộ dòng dõi cho các dòng điện nhỏ, nhưng điều này thật lố bịch.)
  • Nếu bạn thực sự thực sự muốn điều chỉnh một bộ điều chỉnh 12 V-> 5V tuyến tính 10A, không sử dụng mạch này. Chạy trốn nhiệt là một vấn đề. Nó không có giới hạn hiện tại. Và bạn nghĩ điện áp đầu ra sẽ là gì? (kiểm tra Vbe của TIP35 tại một vài A). Bạn đã cố gắng bù đắp với diode đó, nhưng tôi không nghĩ nó sẽ đủ. Hoặc ổn định.

Nếu bạn thực sự ^ 4 muốn xây dựng một cái gì đó như thế này: có các mạch tiêu chuẩn cho việc này sử dụng bóng bán dẫn điện PNP hoặc nhiều mạch có điện trở cân bằng tải.

Một suy nghĩ bạn đã đúng là sẽ làm mát hệ thống dễ dàng hơn với nhiều bóng bán dẫn, bởi vì Rth jc của chúng (mỗi 1 C / W) song song. Đối với TIP35 (với chênh lệch nhiệt độ 70 W và 140C), bạn sẽ cần tổng Rth là 2C / W, do đó tản nhiệt là 1C / W. Với 3 song song, bạn sẽ cần tản nhiệt 1.6C / W. Vẫn là một cái lớn, nhưng không lớn bằng 1C / W. (Lưu ý rằng trong thực tế 140C có thể quá cao, vì vậy dù sao bạn cũng sẽ cần 1C / W).

================================================

Với thông tin bổ sung:

  • Đó sẽ là một robot khá 'nóng';)
  • Tôi sẽ sử dụng 7805 (hoặc nhiều hơn một) cho trí thông minh hoặc bộ chuyển đổi nếu nó sử dụng quá nhiều dòng điện (bạn đang mang gì, một máy chủ phiến?)
  • QUAN TRỌNG NHẤT: đối với các công cụ điện, hãy thử lấy các phiên bản 12V hoặc sử dụng PWM.
  • ngoại trừ đối với các bước, đối với những người sử dụng trực tiếp 12V và sử dụng các ổ đĩa hiện tại không đổi (hoặc tương đương với PWM). Điều này sẽ cung cấp cho bạn mô-men xoắn tốt hơn.
  • Ở cấp độ kiến ​​thức điện tử ước tính của bạn, tôi khuyên bạn nên mua mô-đun DC-DC thay vì xây dựng mô-đun (tôi chắc chắn sẽ không cố gắng thiết kế và xây dựng một mô-đun)
  • tùy chọn khác: sử dụng pin 6V cho công cụ nguồn 5V.

Tôi cần điều này trên một robot có nhiều bánh răng 5V; servo, stepper, vi xử lý, video, vv, vv Nguồn 12 là một pin xe hơi. Bây giờ tôi có mạch này hoạt động ở 2A, nhưng TIP rất nóng, ngay cả với một bộ tản nhiệt khổng lồ. Tôi sẽ kiểm tra một nguồn cung cấp chuyển đổi. Bất kỳ con trỏ?
Pål Thingbø

Vì vậy, tôi có thể đi một cái gì đó như thế này: linear.com/product/LTM4641
Pål Thingbø

@ PålT Breathbø chắc chắn có giá trị cung cấp năng lượng khác nhau cho bộ vi xử lý của bạn cho bộ truyền động của bạn, thậm chí có thể đáng để nói rằng 5 nguồn cung cấp 2A cho bộ truyền động của bạn thay vì một 10A nếu không ai trong số chúng mất nhiều hơn 2A.
Pete Kirkham

Những thứ 5V là bộ vi xử lý (năm trong số chúng mỗi bản vẽ khoảng 500mA), servo (chưa biết có bao nhiêu), khoảng 30 cảm biến khác nhau (siêu âm, Pir, IR, v.v.), camera HD, camera biến đổi Fourier ( phát hiện thay đổi màu sắc) và một số thiết bị nhỏ khác. Vấn đề là không gian, tôi không thể có nhiều thứ hơn trên robot của mình.
Pål Thingbø

2
@ PålT Breathbø "Vấn đề là không gian, tôi không thể có nhiều thứ hơn trên robot của mình." Một nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi nhỏ hơn so với tản nhiệt cần thiết.
jippie

5

Chạy trốn nhiệt, đó là sai với nó. Bạn sai khi cho rằng các bóng bán dẫn là bằng nhau, nhưng trong thực tế, chúng không.

Các bóng bán dẫn mang dòng điện cao hơn một chút sẽ nóng lên hơn một chút so với các bóng bán dẫn khác, dẫn đến tăng thêm dòng điện của nó và nóng lên hơn nữa. Một bóng bán dẫn cuối cùng sẽ chiếm phần lớn tải.

Để giải quyết điều này, bạn có thể thêm các điện trở phát nhỏ sẽ gây ra phản hồi và cân bằng dòng điện trên các nhánh.


Nhỏ như thế nào? 1 ohm?
Pål Thingbø

Làm một số phép toán. Ở điện áp 3, điện áp 1 Ohm sẽ giảm bao nhiêu?
van Ooijen

Tôi đồng ý mạch của Olin thậm chí là một lựa chọn tốt hơn so với cố gắng sửa bản gốc bằng các điện trở phụ.
jippie

5

Tôi thích bộ chuyển đổi sang bộ điều chỉnh tuyến tính chạy nóng đến mức bạn không thể chạm vào nó, nhưng tôi không thể tìm thấy bất kỳ bộ điều chỉnh buck nào trong gói thông qua lỗ với thông số kỹ thuật bạn cần (12 v đến 5v @ 10A). Tất cả mọi thứ có vẻ là gắn kết bề mặt, trong các gói chắc chắn không thân thiện để làm việc với (các chân ẩn ở phía dưới, QFN và như vậy).

Tôi không biết ngân sách của bạn là bao nhiêu, nhưng tôi đã tìm thấy bộ chuyển đổi DC-DC 12 v đến 5v này sẽ làm 10A. (Đầu vào thực sự có thể dao động từ 10v đến 14v.)

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Chi phí ít hơn 15 đô la tại Digi-Key, tốt hơn nhiều so với trước đây tôi tìm thấy (65 đô la).


Liên kết không hoạt động.
Pål Thingbø

@ PålT Breathbø đã được sửa
tcrosley

Cảm ơn. Tôi đã làm điều này: digikey.com/product-search/ . Cùng một mức giá, nhiều lựa chọn hơn.
Pål Thingbø

Bảng bạn tìm thấy thực sự là một bảng đánh giá, dành cho các kỹ sư sử dụng để đánh giá một IC cụ thể trước khi kết hợp nó vào một sản phẩm, đó là lý do tại sao nó có rất nhiều lựa chọn. Một trong hai điều này (sản phẩm tôi khuyên dùng hoặc sản phẩm này) giải quyết vấn đề phải trực tiếp xử lý IC chuyển đổi gắn trên bề mặt.
tcrosley

3
@ PålT Breathbø - Tôi tìm thấy một bảng khác làm điều tương tự với giá dưới 15 đô la, và sửa đổi câu trả lời của tôi. Thỏa thuận hút thuốc. Không, thực tế là không, đó là những gì chúng tôi đang cố gắng tránh. :)
tcrosley

1
  1. Nếu bạn định nhấn mạnh khi sử dụng TIP-35, ít nhất hãy sử dụng điện áp thấp hơn TIP35A - 60VDC hoặc TIP35B - 80VDC. Vì bạn chỉ sử dụng 12 Volts, tôi khuyên dùng 35A. Điều đó ít nhất sẽ chuyển thành Vbe thấp hơn và nó vẫn gấp 5 lần điện áp cung cấp bạn đang sử dụng.
  2. Phải nói rằng, sự lựa chọn tốt hơn sẽ là phiên bản PNP - TIP36A. Sử dụng sơ đồ được cung cấp bởi @Olin.
  3. @tcrosley, bộ điều chỉnh SIP mà bạn đề cập chỉ có thể thực hiện 10A MAX. Anh ta sẽ cần ít nhất 2 trong số tối thiểu đó và 3 để có được 100% tiền thừa.
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.