Thiết kế cấp nguồn 24VAC / 5VDC

Tôi đang lên kế hoạch tạo ra bộ điều khiển van nước bằng MCU và một bộ van điều khiển điện từ. Các solenoids chạy trên 24VAC (đầu vào 40mA, giữ 20mA).

MCU nằm trên bo mạch có công suất ~ 100mA và nó có bộ điều chỉnh trên bo mạch, vì vậy tôi có thể cung cấp trực tiếp 5V (bỏ qua bộ điều chỉnh) hoặc 6-12V thông qua bộ điều chỉnh trên bo mạch. Tôi cũng muốn chạy một số thiết bị ngoại vi 5V khác (ví dụ như cảm biến, màn hình hiển thị, một số đèn LED và không có gì), vì vậy hãy nói rằng tôi cần 500mA của 5VDC quy định.

Về mặt lý thuyết, tôi có thể lấy đầu ra được chỉnh lưu / lọc từ máy biến áp 24VAC và điều chỉnh nó xuống ~ 12V và sử dụng bộ điều chỉnh trên bo mạch để điều chỉnh nó thành 5V, nhưng tôi sẽ tiêu tan RẤT NHIỀU điện năng (tương đối) dưới dạng nhiệt thải. Các cơ quan quản lý của tôi sẽ cần được làm nóng và có thể được làm mát tích cực (tất cả điều này sẽ được đưa vào một hộp trong nhà để xe, nơi nó sẽ thường xuyên đạt tới ~ 110F ...). Tôi cũng đã cân nhắc sử dụng bộ điều chỉnh chuyển mạch thay vì bộ điều chỉnh tuyến tính, nhưng tôi đã có kinh nghiệm ZERO với những bộ điều chỉnh đó và tôi không biết làm thế nào để kết hợp một sơ đồ để làm những gì tôi muốn, hoặc liệu nó có thực tế về mặt lý thuyết không như ý tưởng điều chỉnh tuyến tính.

Tôi đã từng có ý tưởng sử dụng một máy biến áp 24 VAC trung tâm và điều chỉnh / điều chỉnh nguồn điện từ trung tâm chạm xuống 5VDC để chạy MCU và sử dụng 24VAC trên toàn bộ đầu ra để lái các solenoids.

Đây có phải là một thiết kế phù hợp? Sử dụng vòi trung tâm theo cách này có ổn không?

Giải pháp của bạn bắt đầu là có thể chịu được (5V ở 100mA) nhưng cuối cùng hoàn toàn không thể chấp nhận được ở 500 mA. Bạn nói rằng "mụn cóc trên tường" của bạn được đánh giá ở mức 300 mA. Khi bạn cung cấp điện áp bằng bộ điều chỉnh tuyến tính, dòng điện vào cũng giống như dòng điện ra - bộ điều chỉnh giảm chênh lệch điện áp. Vì vậy, ở đây nếu bạn vẽ 500 mA ở 5V, bạn phải cung cấp 500 mA ở mức 12 V hoặc 24 V. Máy biến áp sẽ bị quá tải trong cả hai trường hợp.

Nếu xếp hạng là như bạn nói sau đó một giải pháp có khả năng chấp nhận là sử dụng một bộ điều chỉnh chuyển mạch (SR) hoạt động từ 24V trong. .$5V \times 500 mA = 2.5 W$

. Nếu SR hiệu quả 80% (dễ dàng đạt được) tăng lên 260 mA. Vì đó có thể là một yêu cầu không thường xuyên, tổng dòng điện ở mức 24 V có thể sẽ được chấp nhận với nguồn cung cấp 300 mA - tùy thuộc vào số lượng solenoids bạn muốn duy trì.$24V \times 5 W =~ 210 mA$

Nếu bạn chuyển sang chỉ có một điện từ trên cùng một lúc cống hiện tại với N kích hoạt là . Dòng điện tăng vọt về cơ bản là không quan trọng.$20 \times N + 20 mA$

Nếu bạn muốn có nhiều hơn 3 hoặc 4 solenoids thì hiện tại cống ở 5V có thể cần phải được giới hạn.

ví dụ

• 10 solenoit ở 20 mA = $200 mA$
• Cân bằng = $300mA-200mA = 100 mA$
• Dòng điện khả dụng ở mức 5V với hiệu suất 80% = , nói400mMột.$100 mA \times \frac{24}{5} \times 0.8 = 384 mA$$400 mA$

Lưu ý rằng khi sử dụng bộ điều chỉnh chuyển mạch, sử dụng điện áp đầu vào cao hơn sẽ dẫn đến việc tiêu hao dòng điện đầu vào ít hơn. Do đó tốt hơn ở đây là sử dụng nguồn cung cấp đầy đủ 24V.

Cũng lưu ý rằng nếu máy biến áp là 24 VAC chính hãng thì DC được chỉnh lưu sẽ vào khoảng "một chút" = 30 V D $24 VAC \times 1.414 - 1.5V -$$~= 30 VDC$

Bởi vì:

• .$VDC_{peak} = VAC_{RMS} \times \sqrt{2} ~= VAC \times 1.414 ~= 34 V$

• Một bộ chỉnh lưu cầu đầy đủ sẽ giảm khoảng 1,5V.

• 34 VDC là điện áp cực đại và DC khả dụng sẽ thấp hơn một chút - phụ thuộc vào tải. Sẽ có "một chút" của gợn và mất dây và biến áp rơi và ...

Với hiệu suất 80%, điều này mang lại mức tăng dòng điện 24 VAC đến 5V DC là $\frac{30}{5} \times 0.8 = 4.8:1$

ví dụ

• đối với 48 mA ở 5V bạn cần 10 mA ở 30V.
• đối với 480 mA ở 5V bạn cần 100 mA ở 30V.

Vì vậy, bạn nhận được 10 solenoids cộng với gần 500 mA ở 5V DC :-)

Một giải pháp của nhiều người:

Có nhiều thiết kế và IC của SR. Ở đây một điều chỉnh buck đơn giản sẽ đủ. Bạn có thể mua các đơn vị thương mại hoặc "cuộn của riêng bạn". Có nhiều IC hiện đại nhưng nếu chi phí ở mức cao, bạn có thể nhìn vào MC34063. Về IC điều chỉnh chuyển mạch rẻ nhất hiện có và có thể xử lý về cơ bản bất kỳ cấu trúc liên kết. Nó sẽ xử lý nhiệm vụ này mà không có chất bán dẫn bên ngoài và tối thiểu các thành phần khác.

MC34063. US $ 0,62 từ Digikey trong 1 giây. Tôi trả khoảng 10 xu mỗi lần trong 10.000 lần ám ảnh ở Trung Quốc (khoảng một nửa giá của Digikey).

Hình 8 trong biểu dữ liệu được tham chiếu bên dưới là "khớp hoàn hảo" với yêu cầu của bạn. Ở đây 25 VDC trong, 5V ở 500 mA ra. Hiệu quả 83%. 3 x R, 3 x C, diode, cuộn cảm. Nó sẽ hoạt động mà không thay đổi ở 30 VDC.

Bảng dữ liệu - http: // f Focus.ti.com/lit/ds/symlink/mc33063a.pdf

Giá - http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=296-17766-5-ND

• Thêm:

Hình 8 trong biểu dữ liệu LM34063 hiển thị TẤT CẢ các giá trị thành phần ngoại trừ thiết kế cuộn cảm (chỉ có độ tự cảm). Chúng tôi có thể chỉ định cuộn cảm cho bạn từ Digikey (xem bên dưới) hoặc bất cứ nơi nào và / hoặc giúp bạn thiết kế nó. Về cơ bản, nó là một cảm ứng 200 uH được thiết kế để sử dụng chuyển đổi năng lượng chung với dòng bão hòa từ 750 mA trở lên. Những thứ như tần số cộng hưởng, điện trở v.v ... NHƯNG có thể ổn ở bất kỳ phần nào đáp ứng thông số kỹ thuật cơ bản. HOẶC bạn có thể tự cuộn dây rất ít trên ví dụ như lõi Micrometals. Thiết kế phần mềm trên trang web của họ.

Từ Digikey $ US $ 0,62 / 1. Trong kho. Phạm vi (tức là tốt).

Giá: http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=SDR1005-221KLCT-ND

Bảng dữ liệu: http://www.bourns.com/data/global/pdfs/SDR1005.pdf

Thông số kỹ thuật tốt hơn một chút

• US $ 0,75 / 1.

• Bề mặt gắn kết.

• Nhược điểm.

• http://www.bourns.com/data/global/pdfs/sdr1305.pdf

Ngay cả khi bạn sử dụng giải pháp nhấn trung tâm, bạn sẽ muốn có bộ điều chỉnh chuyển mạch; một bộ điều chỉnh tuyến tính vẫn sẽ tiêu tan 5W, và nó không đáng. Tôi sẽ quay lại trình chuyển đổi sau một phút nữa.
Nếu bạn sử dụng máy biến áp trung tâm, bạn phải ghi nhớ hai điều sau:

1. Bạn không thể lái các solenoids trực tiếp qua các triac không được cách điện , bởi vì nguồn điện của bạn bằng một nửa điện áp xoay chiều. Nhưng nhìn vào câu hỏi này tôi đoán bạn muốn sử dụng SSR , vậy là ổn. Một rơle điện cơ cũng sẽ làm như vậy.
2. Một máy biến áp trung tâm khai thác + bộ chỉnh lưu toàn sóng không hiệu quả lắm đối với máy biến áp, vì nó chỉ sử dụng một nửa máy biến áp bất cứ lúc nào. Vì vậy, bạn sẽ cần một máy biến áp lớn hơn (và do đó đắt hơn).

Các nguyên tắc làm việc của bộ chuyển mạch là một chút phức tạp hơn so với một bộ điều chỉnh tuyến tính, nhưng nó không phải là vô cùng khó khăn. Nhờ lợi thế của họ trong việc mang lại hiệu quả cao, chúng được sử dụng ở mọi nơi trong những ngày này và có rất nhiều bộ điều chỉnh có sẵn . Olin đã đề cập đến Công nghệ tuyến tính , họ là một trong những nhà lãnh đạo trong lĩnh vực này. Chúng không phải là rẻ nhất, nhưng nếu bạn chỉ cần 1 thì đó không phải là vấn đề lớn như 100k / năm chẳng hạn. Trang web của họ cung cấp một tìm kiếm tham số, với các tham số của tôi trả về khoảng 16 phần , vì vậy có rất nhiều sự lựa chọn. Tôi đã chọn điện áp đầu ra cố định LT1076-5 (không tính chi phí):

Như bạn có thể thấy điều này hầu như không phức tạp hơn một bộ điều chỉnh tuyến tính, vậy vấn đề là gì?

1. Bộ chuyển đổi đôi khi chuyển đổi ở tần số khá cao (dải MHz) gây ra EMI . Công cụ này hoạt động ở tần số 100kHz thấp hơn, ít EMI hơn, nhưng cuộn dây lớn hơn một chút. Không phải là một thỏa thuận lớn.
2. Bạn có thể đạt được hiệu quả rất cao với các bộ chuyển đổi, nhưng để có được% cuối cùng đó, bạn cần phải chọn các thành phần rất cẩn thận và chú ý nhiều đến cách bố trí PCB . Nếu bạn chưa có kinh nghiệm trong thiết kế SMPS, bạn có thể có hiệu suất chỉ 85% thay vì tối đa 90%. Một lần nữa, không có vấn đề lớn.

Các thành phần quan trọng là cuộn dây, diode và C1. Chúng cũng là những phần cần chú ý trong cách bố trí: vòng lặp L1-C1-D1 phải được giữ càng ngắn càng tốt, và cả kết nối giữa IC và cuộn dây. Sử dụng dấu vết rộng vì chúng sẽ mang dòng điện cao.

Ngày thứ hai nghĩ rằng đây không phải là biểu dữ liệu lý tưởng. Trong thực tế, nó khá ngắn gọn cho một biểu dữ liệu LT. Nó không có một biểu đồ duy nhất và nhiều biểu dữ liệu khác cung cấp cho bạn nhiều thông tin về lựa chọn thành phần. Kiểm tra các phần khác nếu bạn muốn tìm hiểu thêm. ( cập nhật: bảng dữ liệu cho LT1076-5 dường như là phần phụ lục của LT1076 , rộng hơn )
Các bảng dữ liệu cho LT1766 và LT3430 giống như LT hơn, với gần 20 trang thông tin ứng dụng, bao gồm gần 20 trang thông tin ứng dụng, bao gồm tính toán và bố trí bảng. Đọc chúng và học hỏi! :-)

OK, đây là về LT. Vâng, tôi là một người hâm mộ (hỗ trợ rất tốt, ít nhất là cho các chuyên gia), nhưng tất nhiên còn có những người khác. National có một loạt các Bộ chuyển đổi đơn giản và có một nhà thiết kế Webench cung cấp cho bạn sơ đồ hoàn chỉnh với BOM. Rẻ hơn nhiều so với LT quá.

Có vẻ như bạn đã có những gì bạn cần trong mụn cóc tường 24 VAC 300mA.

Yêu cầu 500mA của hệ thống 5V của bạn đủ cao để điều này thực sự cần một bộ chuyển đổi. Bạn vẫn có thể chạy các solenoids từ 24 VAC như dự định, nhưng cũng có thể khắc phục điều đó và sau đó khóa nó xuống 5V để chạy bộ xử lý. Các đỉnh của 24 VAC sin sẽ là 34V, vì vậy bạn nên thiết kế hệ thống để hoạt động với tối đa 40V.

Cần có nhiều chip ngoài kệ có thể mất tới 40V và đưa ra 500mA ở mức 5V. Những thứ này có xu hướng đắt bất ngờ (vài đô la mỗi cái), nhưng có lẽ nhỏ so với chi phí của một van. Đối phó với sức nóng khác cũng không miễn phí. Có thể cuộn công cụ chuyển đổi buck của riêng bạn và tiết kiệm một vài đô la, nhưng sẽ mất nhiều thời gian hơn và có lẽ không phải là ý tưởng hay nếu bạn phải đặt câu hỏi cơ bản ở đây.

Máy biến áp trung tâm không phải là một ý tưởng tốt. 12V AC sẽ đạt đỉnh 17V, với 15,5 sau cầu sóng đầy đủ. Ngay cả khi nó chỉ nói trung bình 13V sau khi giảm và trở kháng giảm, thì đó vẫn là 4 Watts nhiệt để đối phó. Nó cũng ít hơn 4W cho các solenoids.

Chắc chắn sử dụng một bộ điều chỉnh chuyển đổi. Tôi sử dụng 34063, một bộ điều chỉnh chuyển đổi phổ biến, giá rẻ. Nói về bộ điều khiển van nước, tôi có một thiết kế nguồn mở trên trang web của mình:

• Danh sách bộ phận OpenSprinkler và hình ảnh PCB

Suy nghĩ trước mắt của tôi:

• Lấy 24VAC, chỉnh lưu nó bằng bộ chỉnh lưu cầu toàn sóng.
• Thêm một tụ điện làm mịn phù hợp.
• Lấy một nguồn cấp dữ liệu từ 24VDC và đưa nó qua LM317T với các điện trở điều chỉnh điện áp phù hợp (giả sử là 680Ω và 2KΩ iirc) và tụ điện đầu ra.

Điều đó sẽ cung cấp cho bạn đủ dòng điện cho các solenoids và MCU.

Nếu bạn muốn có nhiều dòng điện hơn, chỉ cần sử dụng một máy biến áp nhiều thịt hơn cung cấp hơn 300mA. LM317T có thể đối phó với tối đa 1,5A, nếu bạn có thể cung cấp cho nó như vậy.

Rõ ràng, có các mạch chuyển đổi 'hiệu quả' hơn, nhưng mạch này nhanh chóng và đơn giản để kết hợp với nhau.