Probablemente mucha gente recuerde mi epopeya con una fuente de alimentación de laboratorio casera.
Pero repetidamente me preguntaron algo similar, solo que más simple y más barato.
En esta revisión, decidí mostrar una versión alternativa de una fuente de alimentación regulada simple.
Adelante, espero que sea interesante.
Dejé esta revisión por mucho tiempo, luego no hubo tiempo en ese estado de ánimo, pero ahora mis manos lo alcanzaron.
Esta fuente de alimentación tiene características ligeramente diferentes a las de.
La base de la fuente de alimentación será una placa convertidora reductora CC-CC controlada digitalmente.
Pero todo tiene su momento, y ahora hay algunas fotografías estándar.
Un pañuelo venía en una pequeña caja, no mucho más grande que un paquete de cigarrillos. 
En el interior, en dos bolsas (con granos y antiestáticas) estaba la verdadera heroína de esta revisión, la placa convertidora. 
La placa tiene un diseño bastante simple, una sección de potencia y una placa pequeña con un procesador (esta placa es similar a una placa de otro convertidor menos potente), botones de control y un indicador. 
Características de esta tabla
Voltaje de entrada: 6-32 voltios
Voltaje de salida: 0-30 voltios
Corriente de salida: 0-8 amperios
La discreción mínima de configuración \ visualización de voltaje - 0.01 voltios
Discreción mínima de configuración \ corriente de visualización: 0,001 amperios
Además, esta placa es capaz de medir la capacidad, que se le da a la carga y la potencia.
La frecuencia de conversión indicada en las instrucciones es de 150 KHz, según la hoja de datos del controlador - 300 KHz, medida - aproximadamente 270 KHz, que está mucho más cerca del parámetro especificado en la hoja de datos.
La placa principal contiene elementos de potencia, un controlador PWM, un diodo de potencia y un estrangulador, condensadores de filtro (470mkF x 50 Voltios), un controlador de fuente de alimentación PWM para amplificadores lógicos y operacionales, amplificadores operacionales, una derivación de corriente, así como entrada y bloques de terminales de salida. 
Prácticamente no hay nada detrás, solo unas pocas pistas de energía. 
La placa adicional contiene un procesador, chips lógicos, un estabilizador de 3,3 voltios para alimentar la placa, un indicador y botones de control.
Procesador -
Lógica - 2 piezas
Estabilizador de potencia - 
Hay 2 amplificadores operacionales instalados en la placa de alimentación (el mismo opamp también está instalado en el ZXY60xx)
Placa controladora de potencia PWM adj. 
Un microcircuito actúa como un controlador de potencia PWM. Según la hoja de datos, este es un controlador PWM de 12 amperios, por lo que aquí no funciona con toda su potencia, lo cual es una buena noticia. Sin embargo, vale la pena considerar que es mejor no exceder el voltaje de entrada, también puede ser peligroso.
En la descripción de la placa, el voltaje de entrada máximo es de 32 voltios, el máximo para el controlador es de 35 voltios.
En convertidores más potentes, se utiliza un controlador de baja corriente que controla un potente transistor de efecto de campo, aquí todo esto se realiza mediante un potente controlador PWM.
Pido disculpas por las fotos, no pude conseguir una buena calidad. 
Las instrucciones que encontré en Internet describen cómo ingresar al modo de servicio, donde puede cambiar algunos parámetros. Para ingresar al modo de servicio, debe encender la alimentación mientras se presiona el botón OK, los números 0-2 se cambiarán secuencialmente en la pantalla, para cambiar la configuración, debe soltar el botón mientras el dígito correspondiente está desplegado.
0: habilita el suministro automático de voltaje a la salida cuando se aplica energía a la placa.
1 - Habilitación del modo extendido, que muestra no solo la corriente y el voltaje, sino también la capacidad dada a la carga y la potencia de salida.
2 - Iteración automática de visualización de medidas en pantalla o manual.
También hay un ejemplo de memorización de la configuración en las instrucciones, ya que la placa puede establecer el límite para configurar la corriente y el voltaje y hay una memoria de configuraciones, pero yo no subí a esta jungla.
Tampoco toqué los pines del conector UART en la placa, porque incluso si hay algo allí, todavía no pude encontrar el programa para esta placa.
Resumen.
pros.
1. Posibilidades bastante ricas: instalación y medición de corriente y voltaje, medición de capacitancia y potencia, así como la presencia de un modo de suministro automático de voltaje a la salida.
2. El voltaje de salida y el rango de corriente son suficientes para la mayoría de las aplicaciones de aficionados.
3. La mano de obra no es tan buena, pero sin defectos obvios.
4. Los componentes se instalan con un margen, PWM a 12 Amperios a 8 declarados, condensadores a 50 Voltios en la entrada y salida, a 32 Voltios declarados.
Desventajas
1. La pantalla está hecha de manera muy inconveniente, solo puede mostrar 1 parámetro, por ejemplo:
0.000 - Actual
00.00 - Voltaje
P00.0 - Energía
C00.0 - Capacidad.
En el caso de los dos últimos parámetros, el punto es flotante.
2. Basado en el primer punto, control bastante inconveniente, la perilla no estaría en el camino.
Mi opinión.
Es una placa bastante decente para construir una fuente de alimentación regulada simple, pero una fuente de alimentación es mejor y más fácil de usar que algún tipo de una ya preparada.
Me gustó la reseña
+123
+268
Voltajes de entrada hasta 61 V, voltajes de salida desde 0,6 V, corrientes de salida hasta 4 A, posibilidad de sincronización externa y ajuste de frecuencia, así como ajuste de la corriente límite, ajuste del tiempo de arranque suave, protección de carga compleja, a Amplio rango de temperatura de funcionamiento: todas estas características de las fuentes de alimentación modernas se pueden lograr con una nueva línea de convertidores CC / CC fabricados.
Por el momento, la nomenclatura de microcircuitos para reguladores de conmutación fabricados por STMicro (Figura 1) le permite crear fuentes de alimentación (PS) con voltajes de entrada de hasta 61 V y corrientes de salida de hasta 4 A.
La tarea de convertir voltaje no siempre es fácil. Cada dispositivo específico tiene sus propios requisitos para el regulador de voltaje. A veces, el precio (productos electrónicos de consumo), el tamaño (productos electrónicos portátiles), la eficiencia (dispositivos que funcionan con baterías) o incluso la velocidad del desarrollo del producto juegan un papel importante. Estos requisitos a menudo se contradicen entre sí. Por esta razón, no existe un convertidor de voltaje perfecto y universal.
Actualmente, se utilizan varios tipos de convertidores: lineales (estabilizadores de voltaje), convertidores DC / DC de conmutación, circuitos de transferencia de carga e incluso fuentes de alimentación basadas en aisladores galvánicos.
Sin embargo, los más comunes son los reguladores de voltaje lineal y los convertidores CC / CC de conmutación reductora. La principal diferencia en el funcionamiento de estos esquemas se puede ver en el nombre. En el primer caso, el interruptor de encendido funciona en modo lineal, en el segundo, en modo clave. Las principales ventajas, desventajas y áreas de aplicación de estos esquemas se detallan a continuación.
Características del regulador de voltaje lineal.
El principio de funcionamiento de un regulador de voltaje lineal es bien conocido. El estabilizador integrado clásico μA723 fue desarrollado en 1967 por R. Widlar. A pesar de que la electrónica ha avanzado mucho desde entonces, los principios de funcionamiento se han mantenido prácticamente sin cambios.
Un circuito regulador de voltaje lineal estándar consta de varios elementos básicos (Figura 2): un transistor de potencia VT1, una fuente de voltaje de referencia (RV), un circuito de retroalimentación de compensación en un amplificador operacional (OA). Los reguladores modernos pueden contener bloques funcionales adicionales: circuitos de protección (sobrecalentamiento, sobrecorriente), circuitos de control de potencia, etc.
El principio de funcionamiento de tales estabilizadores es bastante simple. El circuito de retroalimentación del amplificador operacional compara el voltaje de referencia con el voltaje del divisor de salida R1 / R2. En la salida del amplificador operacional, se forma una falta de coincidencia, que determina el voltaje de "fuente de puerta" del transistor de potencia VT1. El transistor opera en modo lineal: cuanto mayor es el voltaje en la salida del amplificador operacional, menor es el voltaje de la fuente de la puerta y mayor es la resistencia VT1.
Este circuito le permite compensar todos los cambios en el voltaje de entrada. De hecho, suponga que el voltaje de entrada Uin ha aumentado. Esto provocará la siguiente cadena de cambios: Uin aumentado → Uout aumentará → el voltaje en el divisor R1 / R2 aumentará → el voltaje de salida del amplificador operacional aumentará → el voltaje de la fuente de puerta disminuirá → la resistencia de VT1 aumentará → Uout disminuirá.
Como resultado, cuando cambia el voltaje de entrada, el voltaje de salida cambia ligeramente.
Con una disminución en el voltaje de salida, ocurren cambios inversos en los valores de voltaje.
Características del convertidor buck DC / DC
Un diagrama simplificado de un convertidor CC / CC reductor clásico (convertidor tipo I, convertidor reductor, convertidor reductor) consta de varios elementos principales (Figura 3): un transistor de potencia VT1, un circuito de control (CS), un filtro (Lph-Cf), diodo inverso VD1.
A diferencia del circuito regulador lineal, el transistor VT1 opera en modo clave.
El ciclo del circuito consta de dos fases: la fase de bombeo y la fase de descarga (Figuras 4 ... 5).
En la fase de bombeo, el transistor VT1 está abierto y la corriente fluye a través de él (Figura 4). La energía se almacena en la bobina Lf y el condensador Cf.
En la fase de descarga, el transistor está cerrado, no fluye corriente a través de él. La bobina Lph actúa como fuente de corriente. VD1 es un diodo necesario para el flujo de corriente inverso.
En ambas fases, se aplica un voltaje a la carga igual al voltaje a través del capacitor Cf.
El circuito anterior proporciona regulación del voltaje de salida al cambiar la duración del pulso:
Uout = Uin × (ti / T)
Si el valor de la inductancia es pequeño, la corriente de descarga a través de la inductancia tiene tiempo de llegar a cero. Este modo se denomina modo de corriente intermitente. Se caracteriza por un aumento en la corriente de ondulación y el voltaje a través del condensador, lo que conduce a un deterioro en la calidad del voltaje de salida y un aumento en el ruido del circuito. Por esta razón, el modo de corriente intermitente rara vez se usa.
Existe una variación del circuito convertidor en el que el diodo "ineficaz" VD1 es reemplazado por un transistor. Este transistor se abre en antifase con el transistor principal VT1. Tal convertidor se llama síncrono y tiene una mayor eficiencia.
Ventajas y desventajas de los circuitos de conversión de voltaje.
Si uno de los esquemas anteriores tuviera una superioridad absoluta, entonces el segundo se habría olvidado con seguridad. Sin embargo, esto no sucede. Esto significa que ambos esquemas tienen ventajas y desventajas. El análisis de los esquemas debe realizarse de acuerdo con una amplia gama de criterios (Tabla 1).
Tabla 1. Ventajas y desventajas de los circuitos reguladores de voltaje
| Característica | Regulador lineal | Convertidor reductor DC / DC |
| Rango de voltaje de entrada típico, V | hasta 30 | hasta 100 |
| Rango típico de corrientes de salida | cientos de ma | unidades A |
| Eficiencia | pequeño | elevado |
| Precisión de ajuste de voltaje de salida | unidades% | unidades% |
| Estabilidad del voltaje de salida | elevado | promedio |
| Ruido generado | pequeño | elevado |
| Complejidad de la implementación del circuito | bajo | elevado |
| Complejidad de la topología de PCB | bajo | elevado |
| Precio | bajo | elevado |
Características electricas. Para cualquier convertidor, las principales características son la eficiencia, la corriente de carga, el rango de voltaje de entrada y salida.
El valor de eficiencia de los reguladores lineales es pequeño e inversamente proporcional al voltaje de entrada (Figura 6). Esto se debe al hecho de que todo el voltaje "en exceso" cae a través del transistor que opera en modo lineal. La potencia del transistor se libera en forma de calor. La baja eficiencia conduce al hecho de que el rango de voltajes de entrada y corrientes de salida del regulador lineal es relativamente pequeño: hasta 30 V y hasta 1 A.
La eficiencia del regulador de conmutación es mucho mayor y depende menos del voltaje de entrada. Al mismo tiempo, las tensiones de entrada de más de 60 V y las corrientes de carga de más de 1 A no son infrecuentes.
Si se utiliza un circuito convertidor síncrono, en el que un diodo de retorno ineficaz se reemplaza por un transistor, la eficiencia será aún mayor.
Precisión y estabilidad de la tensión de salida. Los estabilizadores lineales pueden tener una precisión y una estabilidad de parámetros extremadamente altas (fracciones de un porcentaje). La dependencia del voltaje de salida del cambio en el voltaje de entrada y de la corriente de carga no excede un pequeño porcentaje.
El regulador de impulsos, según el principio de funcionamiento, tiene inicialmente las mismas fuentes de error que el regulador lineal. Además, la desviación del voltaje de salida puede verse significativamente afectada por la cantidad de corriente que fluye.
Características del ruido. El regulador lineal tiene una característica de ruido moderado. Hay reguladores de precisión de bajo ruido que se utilizan en tecnología de medición de alta precisión.
El regulador de conmutación en sí mismo es una poderosa fuente de interferencia, ya que el transistor de potencia opera en un modo clave. Las perturbaciones generadas se dividen en conductivas (transmitidas a través de líneas eléctricas) e inductivas (transmitidas a través de medios no conductores).
El ruido conducido se elimina mediante el uso de filtros de paso bajo. Cuanto mayor sea la frecuencia de funcionamiento del inversor, más fácil será eliminar el ruido. En los circuitos de medición, a menudo se usa un regulador de conmutación junto con un estabilizador lineal. En este caso, el nivel de interferencia se reduce significativamente.
Deshacerse de los efectos dañinos de la interferencia inductiva es mucho más difícil. Esta interferencia ocurre en el inductor y se transmite a través del aire y medios no conductores. Para eliminarlos, se utilizan inductores blindados, bobinas en un núcleo toroidal. Al colocar el tablero, se llena un suelo sólido con un polígono y / o incluso se selecciona una capa de suelo separada en tableros multicapa. Además, el propio convertidor de impulsos se retira lo más lejos posible de los circuitos de medición.
Características operativas. Desde el punto de vista de la simplicidad de la implementación del circuito y el diseño de PCB, los reguladores lineales son extremadamente simples. Además del estabilizador integral en sí, solo se requieren un par de condensadores.
El convertidor de conmutación requerirá al menos un filtro L-C externo. En algunos casos, se requieren un transistor de potencia externo y un diodo de retorno externo. Esto conduce a la necesidad de cálculos y simulaciones, y la topología de la placa de circuito impreso es significativamente complicada. Una complicación adicional de la placa proviene del requisito de EMC.
Precio. Obviamente, debido a la gran cantidad de componentes externos, un convertidor de impulsos será caro.
Como conclusión, es posible determinar las áreas de aplicación ventajosas de ambos tipos de convertidores:
- Los reguladores lineales se pueden aplicar en circuitos de baja tensión y baja potencia con requisitos de alta precisión, estabilidad y bajo nivel de ruido. Un ejemplo serían los circuitos de medición y precisión. Además, el tamaño pequeño y el bajo costo de la solución final pueden ser ideales para dispositivos electrónicos portátiles y económicos.
- Los reguladores de conmutación son ideales para circuitos de alta y baja tensión en automoción, electrónica industrial y de consumo. La alta eficiencia a menudo hace que el uso de CC / CC sea indiscutible para dispositivos portátiles y que funcionan con baterías.
A veces se hace necesario utilizar reguladores lineales con altos voltajes de entrada. En tales casos, puede usar estabilizadores fabricados por STMicroelectronics, que tienen voltajes de operación de más de 18 V. (Tabla 2).
Tabla 2. Reguladores lineales STMicroelectronics con alto voltaje de entrada
| Nombre | Descripción | Uin máx., V | Uout nom, V | Iout nom, A | Propio gota, B |
| 35 | 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15 | 0.5 | 2 | ||
| Regulador de precisión de 500 mA | 40 | 24 | 0.5 | 2 | |
| Regulador 2 A | 35 | 0.225 | 2 | 2 | |
| , | Regulador ajustable | 40 | – | 0.1; 0.5; 1.5 | 2 |
| Regulador 3 A | 20 | – | 3 | 2 | |
| Regulador de precisión de 150 mA | 40 | – | 0.15 | 3 | |
| KFxx | 20 | 2.5: 8 | 0.5 | 0.4 | |
| Regulador de caída automática ultrabajo | 20 | 2.7: 12 | 0.25 | 0.4 | |
| Regulador de 5 A con baja caída inherente y ajuste de voltaje de salida | 30 | – | 1.5; 3; 5 | 1.3 | |
| LExx | Regulador de caída automática ultrabajo | 20 | 3; 3.3; 4.5; 5; 8 | 0.1 | 0.2 |
| Regulador de caída automática ultrabajo | 20 | 3.3; 5 | 0.1 | 0.2 | |
| Regulador de caída automática ultrabajo | 40 | 3.3; 5 | 0.1 | 0.25 | |
| Regulador de 85 mA con baja auto caída | 24 | 2.5: 3.3 | 0.085 | 0.5 | |
| Regulador de voltaje negativo de precisión | -35 | -5; -8; -12; -15 | 1.5 | 1.1; 1.4 | |
| Regulador de voltaje negativo | -35 | -5; -8; -12; -15 | 0.1 | 1.7 | |
| Regulador de voltaje negativo ajustable | -40 | – | 1.5 | 2 |
Si se toma la decisión de construir una fuente de alimentación pulsada, entonces se debe seleccionar un microcircuito convertidor adecuado. La elección se realiza teniendo en cuenta una serie de parámetros básicos.
Características clave de los convertidores CC / CC reductores
Enumeremos los principales parámetros de los convertidores de pulsos.
Rango de voltaje de entrada (V). Desafortunadamente, siempre hay una limitación no solo en el voltaje máximo, sino también en el voltaje de entrada mínimo. El valor de estos parámetros siempre se elige con cierto margen.
Rango de voltaje de salida (V). Debido a la limitación de la duración mínima y máxima del pulso, el rango de valores de voltaje de salida es limitado.
Corriente de salida máxima (A). Este parámetro está limitado por una serie de factores: la potencia disipada máxima permitida, el valor final de la resistencia de los interruptores de potencia, etc.
Frecuencia de funcionamiento del convertidor (kHz). Cuanto mayor sea la frecuencia de conversión, más fácil será filtrar el voltaje de salida. Esto le permite combatir la interferencia y reducir los valores de los valores de los elementos del filtro L-C externo, lo que conduce a un aumento de las corrientes de salida y a una disminución de las dimensiones. Sin embargo, un aumento en la frecuencia de conversión aumenta las pérdidas de conmutación de los interruptores de potencia y aumenta el componente inductivo de la interferencia, lo cual es claramente indeseable.
La eficiencia (%) es un indicador integral de la eficiencia y se da en forma de gráficos para varios valores de tensiones y corrientes.
El resto de parámetros (resistencia de canal de interruptores de potencia integrados (mΩ), consumo de corriente propio (μA), resistencia térmica de la carcasa, etc.) son menos importantes, pero también deben tenerse en cuenta.
Los nuevos convertidores fabricados por STMicroelectronics tienen alto voltaje de entrada y eficiencia, y sus parámetros se pueden calcular utilizando el software gratuito eDesignSuite.
Línea de CC / CC pulsada de ST Microelectronics
La cartera de CC / CC de STMicroelectronics se expande constantemente. Los nuevos microcircuitos de convertidores tienen un rango de voltaje de entrada extendido hasta 61 V (/), corrientes de salida altas, voltajes de salida desde 0,6 V (/ /) (tabla 3).
Tabla 3. New DC / DC STMicroelectronics
| Especificaciones | Nombre | |||||||
| L7987; L7987L | ||||||||
| Cuadro | VFQFPN-10L | HSOP-8; VFQFPN-8L; SO8 | HSOP-8; VFQFPN-8L; SO8 | HTSSOP16 | VFQFPN-10L; HSOP 8 | VFQFPN-10L; HSOP 8 | HSOP 8 | HTSSOP 16 |
| Voltaje de entrada Uin, V | 4.0…18 | 4.0…18 | 4.0…18 | 4…38 | 4.5…38 | 4.5…38 | 4.5…38 | 4.5…61 |
| Corriente de salida, A | 4 | 3 | 4 | 2 | 2 | 3 | 3 | 2 (L7987L); 3 (L7987) |
| Rango de voltaje de salida, V | 0,8 ... 0,88 × Uin | 0.8 ... Uin | 0.8 ... Uin | 0,85 ... Uin | 0,6 ... Uin | 0,6 ... Uin | 0,6 ... Uin | 0.8 ... Uin |
| Frecuencia de trabajo, kHz | 500 | 850 | 850 | 250…2000 | 250…1000 | 250…1000 | 250…1000 | 250…1500 |
| Sincronización de frecuencia externa (máx.), KHz | No | No | No | 2000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1500 |
| Funciones | Inicio suave; protección contra la sobretensión; protección contra el sobrecalentamiento | |||||||
| Funciones adicionales | HABILITAR; PGOOD | HABILITAR | LNM; LCM; INHIBIR; Proteccion al sobrevoltaje | HABILITAR | PGOOD; protección contra caídas de tensión; ajuste de la corriente de corte | |||
| Rango de temperatura de funcionamiento del cristal, ° C | -40…150 | |||||||
Todos los nuevos microcircuitos de convertidores de pulsos tienen funciones de arranque suave, protección contra sobrecorriente y sobrecalentamiento.
Uno de los dispositivos más buscados en el taller de un radioaficionado novato es una fuente de alimentación ajustable. Ya he hablado sobre cómo montar de forma independiente una fuente de alimentación ajustable en el microcircuito MC34063. Pero también tiene limitaciones y desventajas. El primero es el poder. En segundo lugar, no hay indicación del voltaje de salida.
Aquí hablaré sobre cómo, con un mínimo de tiempo y esfuerzo, montar una fuente de alimentación ajustable de 1,2 - 32 voltios y una corriente de salida máxima de hasta 4 amperios.
Para ello necesitamos dos elementos muy importantes:
Transformador, con voltaje de salida hasta ~ 25 ... 26 voltios. Cómo recogerlo y dónde encontrarlo, te diré más;
Un módulo listo para usar de un convertidor CC-CC ajustable con un voltímetro incorporado basado en un microcircuito XL4015.
Los módulos más comunes y económicos se basan en microcircuitos. XL4015 y LM2956. La opción más barata es un módulo sin voltímetro digital. Para mí, compré varias variantes de tales convertidores CC-CC, pero sobre todo me gustó el módulo basado en el microcircuito XL4015 con un voltímetro incorporado. Sobre él y se discutirá.
Así es como se ve. Lo compré en Aliexpress, aquí está el enlace. Puede encontrar un precio adecuado y modificación a través de la búsqueda.
Reverso del tablero y vista lateral.
Las principales características del módulo:
No olvidemos que a los fabricantes les gusta sobreestimar las características de sus productos. A juzgar por las revisiones, la opción más óptima para usar este módulo DC-DC es operar a un voltaje de entrada de hasta 30 voltios y un consumo de corriente de hasta 2 amperios.
Control del módulo DC-DC.
En la placa de circuito impreso del módulo DC-DC, hay dos botones de control y un regulador de voltaje de salida: una resistencia variable multivuelta convencional.
Pulsación breve del botón 1 deshabilita / habilita la indicación del voltímetro. Una especie de atenuador. Conveniente cuando se alimenta con una batería.
Pulsando brevemente el botón 2 puede cambiar el modo de funcionamiento del voltímetro, es decir, mostrar el voltaje de entrada o salida en el indicador. Cuando se usa junto con una batería, puede controlar el voltaje de la batería y evitar una descarga profunda.
Calibración de lecturas de voltímetro.
Primero, con el botón 2, seleccionamos qué voltaje mostrar en la pantalla del voltímetro (entrada o salida). Luego, con un multímetro, medimos el voltaje constante (entrada o salida) en los terminales. Si difiere del voltaje mostrado por el voltímetro, comenzamos la calibración.
Presionamos 3-4 segundos en el segundo botón. La lectura de la pantalla debería apagarse. Soltamos el botón. En este caso, las lecturas en la pantalla aparecerán y comenzarán a parpadear.
Luego, presionando brevemente los botones 1 y 2, disminuimos o aumentamos el valor del voltaje mostrado en incrementos de 0.1V. Si necesita aumentar las lecturas, por ejemplo, de 12.0V a 12.5V, presione el botón 2 5 veces. Si necesita disminuir de 12V a 11.5V, entonces, en consecuencia, presione el botón 1 5 veces.
Una vez completada la calibración, presione el botón 2 durante 5 segundos.En este caso, las lecturas en la pantalla del voltímetro dejarán de parpadear: la calibración está completa. Tampoco puede hacer nada y después de 10 segundos el voltímetro saldrá del modo de calibración por sí mismo.
Para ensamblar una fuente de alimentación, además del módulo CC / CC en sí, necesitamos un transformador, así como un circuito pequeño: un puente de diodos y un filtro.
Aquí está el diagrama que tenemos que armar.
(Se puede hacer clic en la imagen. Al hacer clic, se abrirá en una nueva ventana)
Hablaré del transformador T1 un poco más adelante, pero ahora nos ocuparemos del puente de diodos VD1-VD4 y el filtro C1. Llamaré a esta parte del diagrama rectificador... Más adelante en la foto: las piezas necesarias para su montaje.
Dibujé el diseño de futuras pistas impresas en la pizarra con un marcador para placas de circuito impreso. Antes de eso, hice un boceto de la ubicación de los elementos en el tablero, extendí los conductores de conexión. Luego, usando la plantilla, marqué la ubicación de la perforación en la pieza de trabajo. Perforé antes de grabar en cloruro férrico, ya que si se perfora después de grabar, pueden quedar muescas alrededor de los orificios y es fácil dañar el borde alrededor de los orificios.
Luego secó la pieza de trabajo después de grabar, lavó la capa protectora de barniz del marcador con "White Spirit". Después de eso, lavó y secó la pieza de trabajo nuevamente, limpió las pistas de cobre con papel de lija fino y estañó todas las pistas con soldadura. Esto es lo que sucedió.
Un poco sobre errores de cálculo. Como hice todo rápidamente y de rodillas, naturalmente no podría prescindir de "jambas". En primer lugar, hice el tablero a doble cara, pero no fue necesario. El hecho es que los orificios no están metalizados, y luego soldar el mismo conector en una placa de circuito impreso de doble cara no es una tarea fácil. Por un lado, puedes soldar los contactos sin problemas, pero por el otro lado de la placa no puedes. Así que estaba agotado.
Rectificador confeccionado.
En lugar del interruptor de encendido SA1, soldé temporalmente un puente. Conectores de entrada y salida instalados, así como un conector para conectar un transformador. Los conectores se instalaron con la expectativa de modularidad y facilidad de uso, de modo que de ahora en adelante fue posible conectar rápidamente y sin soldaduras la unidad rectificadora con diferentes módulos DC-DC.
Como fusible, FU1 utilizó un fusible prefabricado con un soporte. Muy cómodamente. Y los contactos bajo voltaje están cubiertos, y no es un problema reemplazar el fusible sin soldar. En teoría, un fusible es adecuado para cualquier diseño y tipo de carcasa.
Como puente de diodos (VD1 - VD4), utilicé un conjunto RS407 para una corriente directa máxima de 4 amperios. Los análogos del puente de diodos RS407 son KBL10, KBL410. El puente de diodos también se puede ensamblar a partir de diodos rectificadores individuales.
Aquí vale la pena comprender que el módulo CC-CC regulado en sí está diseñado para una corriente máxima de 5 amperios, pero puede soportar tal corriente solo si se instala un radiador en el microcircuito XL4015, sí, y para el diodo SS54 en el tablero, la corriente es 5A - máximo!
Además, no olvidemos que los fabricantes tienden a sobreestimar las capacidades de sus productos y su vida útil bajo tales cargas. Por lo tanto, por mí mismo, decidí que dicho módulo se puede cargar con una corriente de hasta 1 - 2 amperios. Estamos hablando de una carga constante, de largo plazo, no periódica (impulso).
En esta situación, el puente de diodos se puede seleccionar para una corriente continua de 3-4 amperios. Esto debería ser suficiente con un margen. Permítame recordarle que si ensambla un puente de diodos a partir de diodos individuales, entonces cada uno de los diodos que componen el puente debe soportar el consumo máximo de corriente. En nuestro caso, esto es de 3-4 amperios. Los diodos 1N5401 - 1N5408 (3A), KD257A (3A), etc.son bastante adecuados.
Además, para el montaje, se requiere un condensador electrolítico C1 con una capacidad de 470 - 2200 μF. Es mejor elegir un condensador para un voltaje de funcionamiento de 63 V, ya que el voltaje de entrada máximo del convertidor CC-CC puede ser de hasta 36 V, o incluso 38 ... 40 V. Por lo tanto, es más prudente poner un condensador a 63V. Con margen y confiable.
Aquí nuevamente, vale la pena entender que todo depende de qué voltaje tendrá en la entrada del módulo DC-DC. Si, por ejemplo, se planea usar el módulo para alimentar una tira de LED de 12 voltios, y solo habrá 16 voltios en la entrada del módulo DC-DC, entonces el capacitor electrolítico puede ser alimentado con un voltaje de operación de 25 voltios o más.
Lo puse al máximo, ya que planeaba usar este módulo y el rectificador ensamblado con diferentes transformadores con diferentes voltajes de salida. Por lo tanto, para no volver a soldar el condensador cada vez, lo configuro en 63V.
Cualquier transformador de red con dos devanados es adecuado como transformador T1. El devanado primario (Ⅰ) es de red y debe estar diseñado para un voltaje alterno de 220V, el devanado secundario (Ⅱ) debe entregar un voltaje de no más de 25 ~ 26 voltios.
Si toma un transformador, cuya salida será de más de 26 voltios de voltaje alterno, luego del rectificador, el voltaje ya puede ser de más de 36 voltios. Y, como sabemos, el módulo convertidor CC-CC está diseñado para voltajes de entrada de hasta 36 voltios. También vale la pena considerar el hecho de que en una fuente de alimentación doméstica de 220 V a veces hay un voltaje ligeramente sobreestimado. Debido a esto, aunque sea por poco tiempo, se puede formar un "salto" de voltaje bastante significativo en la salida del rectificador, que excederá el voltaje permisible de 38 ... 40 voltios para nuestro módulo.
Cálculo aproximado de la tensión de salida. U fuera después del rectificador de diodos y el filtro en el condensador:
U fuera = (U T1 - (V F * 2)) * 1,41.
Tensión alterna en el devanado secundario del transformador T1 (Ⅱ) - U T1;
Caída de voltaje ( Caída de tensión directa ) en diodos rectificadores - V F... Dado que en un puente de diodos en cada medio ciclo la corriente fluye a través de dos diodos, entonces V F multiplique por 2. Para un conjunto de diodos, la situación es la misma.
Entonces, para RS407 en la hoja de datos, encontré la siguiente línea: Caída máxima de tensión directa por elemento de puente a un pico de 3,0 A- 1 voltio. Esto significa que si una corriente continua de 3 amperios fluye a través de cualquiera de los diodos puente, entonces se perderá 1 voltio de voltaje ( por elemento de puente - para cada elemento del puente). Es decir, tomamos el valor V F= 1V y, como en el caso de diodos individuales, multiplicamos el valor V F por dos, ya que en cada semiciclo la corriente fluye a través de dos elementos del conjunto de diodos.
En general, para no devanarse los sesos, es útil saber que V F para los diodos rectificadores suele ser de unos 0,5 voltios. Pero esto es con una pequeña corriente de avance. A medida que crece, también lo hace la caída de voltaje. V F en la unión pn del diodo. Como puede ver, el valor V F con una corriente directa de 3A para diodos del conjunto RS407, ya es 1V.
Dado que el valor máximo del voltaje rectificado (pulsante) se asigna en el condensador electrolítico C1, el voltaje final que recibiremos después del puente de diodos ( U T1 - (V F* 2)) debe multiplicarse por la raíz cuadrada de 2, es decir √2 ~ 1.41 .
Por lo tanto, utilizando esta fórmula simple, podremos determinar el voltaje de salida en la salida del filtro. Ahora lo único que queda es encontrar un transformador adecuado.
Como transformador, utilicé un transformador de armadura de potencia TP114-163M.
Desafortunadamente, no encontré datos exactos al respecto. El voltaje de salida en el devanado secundario sin carga es ~ 19,4 V. La potencia aproximada de este transformador es ~ 7 W. Conté por.
Además, decidí comparar los datos obtenidos con los parámetros de los transformadores en serie. TP114(TP114-1, TP114-2, ..., TP114-12). La potencia de salida máxima de estos transformadores es de 13,2 W. El más adecuado para el transformador TP114-163M en términos de parámetros resultó ser TP114-12... El voltaje en el devanado secundario en modo sin carga es de 19,4 V y bajo carga de 16 V. Corriente de carga nominal - 0.82A.
También tenía a mi disposición otro transformador, también de la serie TP114. Aquí hay uno.
A juzgar por el voltaje de salida (~ 22,3 V) y la marca lacónica 9M, esta es una modificación del transformador TP114-9... Los parámetros TP114-9 son los siguientes: voltaje nominal - 18 V; corriente de carga nominal - 0.73A.
Basado en el primer transformador ( TP114-163M) Me las arreglo para hacer una fuente de alimentación ajustable de 1.2 ... 24 voltios, pero esto es sin carga. Está claro que cuando se conecta la carga (consumidor de corriente), el voltaje en la salida del transformador caerá y el voltaje resultante en la salida del convertidor CC-CC también disminuirá en varios voltios. Por tanto, este punto debe tenerse en cuenta y tenerse presente.
Basado en el segundo transformador ( TP114-9) ya obtendrá una fuente de alimentación ajustable para 1,2 ... 28 voltios. Tampoco es carga.
Sobre la corriente de salida. El fabricante afirma que la corriente de salida máxima del convertidor CC-CC es 5A. A juzgar por las revisiones, el máximo es 2A. Pero, como puede ver, logré encontrar transformadores de potencia bastante baja. Por lo tanto, difícilmente podré exprimir ni siquiera 2 amperios, aunque todo depende del voltaje de salida del módulo DC-DC. Cuanto más pequeño es, más corriente se puede obtener.
Para cualquier "pepinillo" de bajo consumo, esta fuente de alimentación funcionará de maravilla. Aquí está la fuente de alimentación para la "bola de la risa" con un voltaje de 9V y una corriente de aproximadamente 100 mA.
Y esto ya está alimentando una tira de LED de 12 voltios de aproximadamente 1 metro de largo.
También hay una versión Lite liviana de este convertidor DC-DC, que también está ensamblado en el microcircuito XL4015E1.
La única diferencia es la falta de un voltímetro incorporado.
Los parámetros son similares: voltaje de entrada 4 ... 38V, corriente máxima 5A (recomendado no más de 4.5A). En realidad, se puede utilizar con una tensión de entrada de hasta 30 V, con una pequeña de 30 V. Corriente de carga no más de 2 ... 2.5A. Si lo carga con más fuerza, se calienta notablemente y, naturalmente, disminuye la vida útil y la confiabilidad.
Los convertidores CC / CC se utilizan ampliamente para alimentar varios equipos electrónicos. Se utilizan en dispositivos informáticos, dispositivos de comunicación, diversos esquemas de control y automatización, etc.
Fuentes de alimentación para transformadores
En las fuentes de alimentación de transformador tradicionales, el voltaje de la red de suministro con la ayuda de un transformador se convierte, la mayoría de las veces se reduce, al valor deseado. La subtensión se suaviza mediante un filtro de condensador. Si es necesario, se instala un estabilizador de semiconductores después del rectificador.
Las fuentes de alimentación de transformador suelen estar equipadas con estabilizadores lineales. Hay al menos dos ventajas de tales estabilizadores: son de bajo costo y una cantidad insignificante de partes en el flejado. Pero estas ventajas se ven mermadas por la baja eficiencia, ya que una parte significativa del voltaje de entrada se usa para calentar el transistor regulador, lo cual es completamente inaceptable para alimentar dispositivos electrónicos portátiles.
Convertidores DC / DC
Si el equipo se alimenta con pilas o baterías galvánicas, la conversión de voltaje al nivel requerido solo es posible con la ayuda de convertidores CC / CC.
La idea es bastante simple: la tensión continua se convierte en tensión alterna, por regla general, con una frecuencia de varias decenas o incluso cientos de kilohercios, aumenta (disminuye) y luego se rectifica y se alimenta a la carga. Estos convertidores a menudo se denominan convertidores de impulsos.
Un ejemplo es un convertidor elevador de 1.5V a 5V, solo el voltaje de salida de un USB de computadora. Un convertidor similar de baja potencia se vende en Aliexpress.
Arroz. 1. Convertidor 1.5V / 5V
Los convertidores de pulsos son buenos porque tienen una alta eficiencia, dentro del 60..90%. Otra ventaja de los convertidores de conmutación es una amplia gama de voltajes de entrada: el voltaje de entrada puede ser más bajo que el voltaje de salida o mucho más alto. Generalmente, los convertidores CC / CC se pueden dividir en varios grupos.
Clasificación de convertidores
Hacia abajo, en terminología inglesa step-down o buck
El voltaje de salida de estos convertidores, por regla general, es más bajo que el voltaje de entrada: sin pérdidas especiales para calentar el transistor regulador, se puede obtener un voltaje de solo unos pocos voltios con un voltaje de entrada de 12 ... 50V. La corriente de salida de tales convertidores depende de la demanda de la carga, que a su vez determina los circuitos del convertidor.
Otro nombre en inglés para el convertidor descendente es chopper. Una de las opciones de traducción de esta palabra es interrupción. En la literatura técnica, un convertidor reductor a veces se denomina "chopper". Recordemos este término por ahora.
Incrementando, en terminología inglesa step-up o boost
El voltaje de salida de estos convertidores es mayor que el voltaje de entrada. Por ejemplo, con un voltaje de entrada de 5V, se puede obtener un voltaje de hasta 30V en la salida y, además, es posible su regulación y estabilización suaves. Muy a menudo, los convertidores impulsores se denominan impulsores.
Convertidores universales - SEPIC
El voltaje de salida de estos convertidores se mantiene a un nivel dado en el voltaje de entrada tanto por encima como por debajo del voltaje de entrada. Recomendado en casos donde el voltaje de entrada puede variar significativamente. Por ejemplo, en un automóvil, el voltaje de la batería puede variar entre 9 ... 14 V, pero es necesario para obtener un voltaje estable de 12 V.
Convertidores inversores - convertidor inversor
La función principal de estos convertidores es obtener en la salida un voltaje de polaridad inversa con respecto a la fuente de alimentación. Es muy conveniente en los casos en los que se requiere energía bipolar, por ejemplo.
Todos los convertidores mencionados pueden ser estabilizados o no estabilizados, la tensión de salida puede conectarse galvánicamente a la tensión de entrada o tener un aislamiento galvánico de tensiones. Todo depende del dispositivo específico en el que se utilizará el convertidor.
Para pasar a una historia más detallada sobre los convertidores DC / DC, al menos en términos generales debe comprender la teoría.
Convertidor chopper down - convertidor tipo buck
Su diagrama funcional se muestra en la figura siguiente. Las flechas de los cables muestran las direcciones de las corrientes.
Figura 2. Diagrama funcional del estabilizador del picador
La tensión de entrada Uin se alimenta al condensador del filtro de entrada Cin. El transistor VT se utiliza como elemento clave; realiza conmutación de corriente de alta frecuencia. Puede ser cualquiera. Además de estos detalles, el circuito contiene un diodo de descarga VD y un filtro de salida - LCout, desde el cual se suministra voltaje a la carga Rн.
Es fácil ver que la carga está conectada en serie con los elementos VT y L. Por lo tanto, el circuito es secuencial. ¿Cómo ocurre la caída de voltaje?
Modulación de ancho de pulso - PWM
El circuito de control produce pulsos rectangulares con una frecuencia constante o un período constante, que son esencialmente lo mismo. Estos pulsos se muestran en la Figura 3.
Fig. 3. Pulsos de control
Aquí t es el tiempo de pulso, el transistor está abierto, tp es el tiempo de pausa, - el transistor está cerrado. La relación ti / T se denomina ciclo de trabajo del ciclo de trabajo, se indica con la letra D y se expresa en %% o simplemente en números. Por ejemplo, con D igual al 50%, resulta que D = 0,5.
Por lo tanto, D puede variar de 0 a 1. Con un valor de D = 1, el transistor conmutador está en un estado de conductancia total, y cuando D = 0, en un estado de corte, simplemente está cerrado. Es fácil adivinar que cuando D = 50%, el voltaje de salida será igual a la mitad del voltaje de entrada.
Es bastante obvio que la regulación del voltaje de salida ocurre cambiando el ancho del pulso de control ty, de hecho, cambiando el coeficiente D. Este principio de regulación se llama (PWM). En casi todas las fuentes de alimentación conmutadas, es con la ayuda de PWM que se estabiliza el voltaje de salida.
En los diagramas que se muestran en las Figuras 2 y 6, el PWM está "oculto" en rectángulos etiquetados como "Circuito de control", que realiza algunas funciones adicionales. Por ejemplo, puede ser un arranque suave del voltaje de salida, encendido remoto o protección contra cortocircuitos del convertidor.
En general, los convertidores se utilizan tan ampliamente que los fabricantes de componentes electrónicos han lanzado la producción de controladores PWM para todas las ocasiones. El surtido es tan grande que solo para enumerarlos necesitará un libro completo. Por tanto, a nadie se le ocurre montar convertidores sobre elementos discretos, o como suele decirse en "pólvora suelta".
Además, los convertidores listos para usar de baja potencia se pueden comprar en Aliexpress o Ebay por un precio insignificante. Al mismo tiempo, para la instalación en un diseño amateur, es suficiente soldar los cables de entrada y salida a la placa y establecer el voltaje de salida requerido.
Pero volvamos a nuestra figura 3. En este caso, el coeficiente D determina cuánto tiempo estará abierto (fase 1) o cerrado (fase 2). Para estas dos fases, el diagrama se puede representar en dos figuras. Las figuras NO MUESTRAN aquellos elementos que no se utilizan en esta fase.
Figura 4. Fase 1
Cuando el transistor está abierto, la corriente de la fuente de energía (celda galvánica, batería, rectificador) pasa a través del estrangulador inductivo L, la carga R y el condensador de carga Cout. En este caso, una corriente fluye a través de la carga, el condensador Cout y el estrangulador L almacenan energía. La corriente iL AUMENTA GRADUALMENTE, afecta la influencia de la inductancia del estrangulador. Esta fase se llama bombeo.
Después de que el voltaje a través de la carga alcanza el valor especificado (determinado por la configuración del dispositivo de control), el transistor VT se cierra y el dispositivo pasa a la segunda fase, la fase de descarga. El transistor cerrado no se muestra en la figura en absoluto, como si no existiera. Pero esto solo significa que el transistor está apagado.
Figura 5. Fase 2
Cuando el transistor VT está cerrado, no se produce el reabastecimiento de energía en el estrangulador, ya que la fuente de alimentación está desconectada. La inductancia L tiende a evitar un cambio en la magnitud y la dirección de la corriente (autoinducción) que fluye a través del devanado del estrangulador.
Por lo tanto, la corriente no puede detenerse instantáneamente y se cierra a través del circuito de "carga de diodos". Debido a esto, el diodo VD se llama diodo de descarga. Normalmente, se trata de un diodo Schottky de alta velocidad. Después de la expiración del período de control de la fase 2, el circuito cambia a la fase 1, el proceso se repite nuevamente. El voltaje máximo en la salida del circuito considerado puede ser igual al voltaje de entrada y nada más. Para obtener un voltaje de salida mayor que el voltaje de entrada, se utilizan convertidores elevadores.
Por ahora, solo es necesario recordar el valor real de la inductancia, que determina los dos modos de funcionamiento del chopper. En caso de inductancia insuficiente, el convertidor funcionará en el modo de corriente discontinua, que es completamente inaceptable para las fuentes de alimentación.
Si la inductancia es lo suficientemente grande, entonces la operación se realiza en el modo de corrientes continuas, lo que permite utilizar los filtros de salida para obtener una tensión constante con un nivel de ondulación aceptable. En el modo de corrientes continuas, también funcionan los convertidores elevadores, que se discutirán a continuación.
Para aumentar ligeramente la eficiencia, el diodo de descarga VD se reemplaza por un transistor MOSFET, que es abierto por el circuito de control en el momento adecuado. Estos convertidores se denominan síncronos. Su uso está justificado si la potencia del convertidor es suficientemente grande.
Impulsar convertidores step-up o boost
Los convertidores elevadores se utilizan principalmente para suministro de energía de bajo voltaje, por ejemplo, de dos o tres baterías, y algunos componentes de la estructura requieren un voltaje de 12 ... 15V con bajo consumo de corriente. Muy a menudo, un convertidor de refuerzo se llama breve y claramente la palabra "refuerzo".
Figura 6. Diagrama funcional del convertidor elevador
La tensión de entrada Uin se alimenta al filtro de entrada Cin y se alimenta al L conectado en serie y al transistor de conmutación VT. Un diodo VD está conectado al punto de unión de la bobina y al drenaje del transistor. La carga R y el condensador de derivación Cout están conectados al otro terminal del diodo.
El transistor VT está controlado por un circuito de control que genera una señal de control de frecuencia estable con un ciclo de trabajo ajustable D, de la misma manera que se describió anteriormente al describir el circuito chopper (Fig. 3). El diodo VD bloquea la carga del transistor conmutador en el momento adecuado.
Cuando el transistor del interruptor está abierto, el lado derecho de la bobina L está conectado al polo negativo de la fuente de alimentación Uin. La corriente creciente (la influencia de la inductancia afecta) de la fuente de energía fluye a través de la bobina y el transistor abierto, la energía se acumula en la bobina.
En este momento, el diodo VD bloquea la carga y el capacitor de salida del interruptor, evitando así que el capacitor de salida se descargue a través del transistor abierto. La carga en este momento es alimentada por la energía almacenada en el condensador Cout. Naturalmente, el voltaje a través del capacitor de salida cae.
Tan pronto como el voltaje de salida cae ligeramente por debajo del valor especificado (determinado por la configuración del circuito de control), el transistor clave VT se cierra y la energía almacenada en el estrangulador a través del diodo VD recarga el condensador Cout, que suministra la carga. En este caso, la EMF de la autoinducción de la bobina L se agrega al voltaje de entrada y se transfiere a la carga, por lo tanto, el voltaje de salida es mayor que el voltaje de entrada.
Cuando el voltaje de salida alcanza el nivel de estabilización establecido, el circuito de control abre el transistor VT y el proceso se repite desde la fase de almacenamiento de energía.
Convertidores universales - SEPIC (convertidor de inductor primario de un solo extremo o convertidor con inductancia primaria cargada asimétricamente).
Dichos convertidores se utilizan principalmente cuando la carga tiene poca potencia y el voltaje de entrada cambia en relación con el voltaje de salida hacia arriba o hacia abajo.
Figura 7. Diagrama funcional del convertidor SEPIC
Muy similar al convertidor elevador que se muestra en la Figura 6, pero con elementos adicionales: condensador C1 y bobina L2. Son estos elementos los que aseguran el funcionamiento del convertidor en el modo de reducción de voltaje.
Los convertidores SEPIC se utilizan cuando el voltaje de entrada varía ampliamente. Un ejemplo es el regulador convertidor elevador / descendente de voltaje reductor elevador de 4V-35V a 1.23V-32V. Es bajo este nombre que se vende un convertidor en las tiendas chinas, cuyo circuito se muestra en la Figura 8 (para ampliar, haga clic en la figura).
Figura 8. Diagrama esquemático del convertidor SEPIC
La figura 9 muestra el aspecto del tablero con la designación de los elementos principales.
Figura 9. Vista externa del convertidor SEPIC
La figura muestra las partes principales de acuerdo con la figura 7. Tenga en cuenta que hay dos bobinas L1 L2. Sobre esta base, puede determinar que se trata de un convertidor SEPIC.
El voltaje de entrada de la placa puede estar en el rango de 4… 35V. En este caso, la tensión de salida se puede ajustar en el rango de 1,23 ... 32 V. La frecuencia de funcionamiento del convertidor es de 500 KHz. Con un tamaño pequeño de 50 x 25 x 12 mm, la placa proporciona una potencia de hasta 25 W. Corriente de salida máxima hasta 3A.
Pero debería hacerse una observación aquí. Si la tensión de salida se establece en 10 V, la corriente de salida no puede ser superior a 2,5 A (25 W). Con un voltaje de salida de 5V y una corriente máxima de 3A, la potencia será de solo 15W. Lo principal aquí es no exagerar: no exceda la potencia máxima permitida o no exceda la corriente permitida.
Traducción de Tony Armstrong: Pavel Bashmakov [correo electrónico protegido] sitio Vladimir Rentyuk
Introducción
La política técnica de los fabricantes de equipos de telecomunicaciones, como respuesta a los requerimientos del mercado, tiene como objetivo aumentar constantemente el rendimiento y la eficiencia de sus sistemas, así como aumentar su funcionalidad y características técnicas generales. Al mismo tiempo, los problemas de reducción del consumo total de energía de los sistemas fabricados siguen siendo relevantes. Por ejemplo, un objetivo típico es reducir el consumo total de energía redirigiendo el flujo de trabajo y moviendo la carga de trabajo a servidores infrautilizados, cerrando así algunos de los servidores que actualmente están libres. Para cumplir con estos requisitos, es necesario conocer el consumo de energía del equipo del usuario final. Así, un sistema de gestión de energía digital (DPSM) correctamente diseñado puede proporcionar al usuario datos sobre el consumo de energía, lo que ayuda a implementar soluciones inteligentes o, como dicen, "inteligentes" para la gestión del consumo total de energía.
La principal ventaja y beneficio de utilizar la tecnología DPSM es una reducción en los costos de desarrollo y una reducción en el tiempo de comercialización del producto final. Los sistemas complejos de bus múltiple se pueden crear de manera eficiente utilizando un entorno de desarrollo integral con una interfaz gráfica de usuario intuitiva (GUI). Además, estos sistemas simplifican las pruebas y la depuración del dispositivo, lo que permite realizar cambios directamente a través de la interfaz gráfica en lugar de soldar puentes. Otra ventaja es predecir fallas en el sistema eléctrico y tomar medidas preventivas, lo que es posible gracias a la disponibilidad de datos de telemetría obtenidos en tiempo real. Probablemente de particular relevancia aquí es que los convertidores CC / CC con control digital permiten a los diseñadores diseñar sistemas de energía ecológicos que brindan el rendimiento requerido con un consumo de energía mínimo en los puntos de carga. Además, los beneficios ya existen a nivel de instalación de dichos sistemas, lo que reduce los costos de infraestructura y el costo total de uso del sistema a lo largo de la vida útil del producto.
La mayoría de los sistemas de telecomunicaciones se alimentan a través del bus de 48 V, luego este voltaje generalmente se reduce al voltaje del bus intermedio, generalmente en el rango de 12 a 3,3 V, que alimenta directamente las tarjetas en los racks del sistema. Sin embargo, la mayoría de los circuitos auxiliares o microcircuitos en las placas deben operar a voltajes en el rango de menos de 1 a 3.3 V a corrientes de decenas de miliamperios a cientos de amperios. Como resultado, los convertidores DC / DC utilizados dentro de la tecnología POL (POL - Point-of-Load, una tecnología en la que la fuente de alimentación está lo más cerca posible de su carga directa) deben reducir la tensión del bus intermedio a la tensión requerido por estos circuitos auxiliares o microcircuitos. Estos buses tienen requisitos muy estrictos de secuencia, precisión de voltaje, margen y control (generalmente usando una función de supervisor).
Los sistemas de telecomunicaciones tienen hasta cincuenta buses POL diferentes, y los diseñadores de sistemas necesitan una manera fácil de controlar estos buses, tanto en términos de voltaje de salida como de su secuencia de encendido (secuencia) y el nivel de la corriente de carga máxima permitida. Por ejemplo, algunos procesadores requieren que sus puertos de E / S estén energizados antes de que se aplique el voltaje principal al núcleo. Otras soluciones, en particular DSP (inglés DSP - Procesador de señal digital, procesador de señal digital), proporcionan el suministro de su voltaje principal incluso antes de que el voltaje llegue a los puertos de E / S. También es imperativo que se observe un cierto procedimiento de alivio de voltaje cuando se apaga la energía. Para simplificar el diseño en términos de administración de energía, el diseñador del sistema necesita una manera fácil de realizar todos los cambios necesarios para optimizar el rendimiento del sistema, mientras mantiene la configuración específica requerida de cada uno de sus convertidores CC / CC.
Además, para cumplir simultáneamente los requisitos de todos los numerosos rieles de alimentación de las placas y reducir el área de las placas en sí, los diseñadores de sistemas deben tener convertidores de voltaje relativamente simples, ya que los convertidores de voltaje con una altura de más de 2 mm no se puede colocar en la parte posterior de los tableros, debido a la densidad de la instalación, si se realiza en racks. Por lo tanto, los profesionales realmente necesitan una fuente de alimentación tan completa en un factor de forma pequeño.
Solución
μModule Las empresas representan el llamado sistema completo completo en un paquete: SiP (inglés SiP - System in a Package). El uso de dicha construcción minimiza el tiempo de diseño y le permite reducir el área de las placas de circuito impreso y aumentar la densidad del diseño.
Tipo de convertidores DC / DC μModule es una solución completa de administración de energía con un controlador integrado, transistores de potencia, capacitores de entrada y salida, elementos de circuito de compensación e inductores (chokes), alojados en paquetes compactos de montaje en superficie como BGA o LGA. Diseñar con convertidores CC / CC como μModules puede reducir significativamente el tiempo de desarrollo. Por lo tanto, el tiempo necesario para completar el proceso de diseño, dependiendo de la complejidad del diseño, se puede reducir hasta en un 50%. La familia μModule libera al diseñador de la pesada carga de la selección de componentes, la optimización de dispositivos y la creación de prototipos, lo que reduce el desarrollo general del sistema y el tiempo de resolución de problemas y, en última instancia, acelera el tiempo de comercialización.
Soluciones de convertidores CC / CC μModule de la empresa Tecnología lineal, El factor de forma compacto, similar a IC, integra todos los componentes clave y generalmente se usa para reemplazar fuentes de alimentación discretas, circuitos de señal y estructuras aisladas. A través de un control cuidadoso y pruebas rigurosas por parte de la empresa. Tecnología lineal Familia de convertidores DC / DC μModule presenta una alta confiabilidad y la amplia gama disponible de tales productos simplifica su selección para optimizar el diseño y la ubicación de los convertidores en una placa de circuito impreso específica.
Familia de productos μModule cubre la más amplia gama de aplicaciones, incluidos módulos PoL, cargadores, controladores LED, circuitos integrados de administración de energía (fuentes de alimentación PMBus controladas digitalmente) y convertidores aislados. Convertidores de reglas μModule diseñado para aplicaciones de energía reduce el tiempo de diseño y resuelve las limitaciones de espacio, brindando alta eficiencia (Eficiencia), confiabilidad y, para una gama de productos, una solución de EMI de menor radiación que cumple con los requisitos de EN55022 Clase B.
Arroz. 1. Las fuentes μModule de perfil bajo (menos de 2 mm de altura) se pueden colocar en ambos lados de la PCB
Dado que, debido a la mayor complejidad del sistema, todos sus elementos estructurales constituyentes están dispersos y los ciclos de diseño en sí mismos se reducen tanto como sea posible, la cuestión de la propiedad intelectual de dicho sistema en su conjunto pasa a primer plano. Esto a menudo significa que el desarrollo de un sistema de energía no puede dejarse para más adelante y esperar a que se complete todo el ciclo de diseño. Con poco tiempo y recursos muy limitados, los diseñadores de sistemas de energía a menudo se enfrentan al desafío de crear el sistema de energía más consistente y altamente eficiente posible mientras ocupan un espacio mínimo en la PCB. Las fuentes de alimentación μModule se han diseñado para resolver estos problemas, combinando la alta eficiencia de un convertidor de conmutación y la facilidad de uso de un LDO.
Diseño limpio, cableado de PCB correcto, selección cuidadosa de componentes: todo esto es una tarea integral y que requiere mucho tiempo en el diseño de un sistema de suministro de energía eficiente. Cuando el tiempo es extremadamente limitado o la experiencia en la creación de tales sistemas no es suficiente, las fuentes de alimentación modulares listas para usar de la línea μModule le ayudarán a ahorrar tiempo y eliminarán el riesgo de retrasos en el proyecto.
Como ejemplo, tomemos un regulador de voltaje CC / CC de conmutación supercompacto -. Este es un regulador de voltaje reductor de dos canales de 2.5A por canal / canal único 5-A en un diseño micro-modular y un paquete LGA diminuto y superdelgado de 6.25x6.25x1.82 mm. El perfil de esta fuente es acorde con el perfil de un condensador cerámico estándar en el paquete 1206, lo que permite que esta fuente se coloque tanto en la parte superior como en la inferior de la PCB, reduciendo significativamente la huella, lo cual es especialmente importante para tarjetas PCIe y tipos de conexión de entrepiso (Fig. 1).
Familia de convertidores DC / DC μModule empresa Tecnología lineal también proporcionan una solución que proporciona una salida de alta potencia y funcionalidad DPSM al mismo tiempo.
Mesa. Lista de fuentes de alimentación CC / CC modulares de perfil bajo de Linear Technology
Dado que muchos reguladores de voltaje de la familia μModule para corrientes elevadas, las cargas se pueden conectar en paralelo, y con una alta precisión de adaptación en la distribución de corrientes (dentro de la desviación nominal del 1% entre sí), esto reduce el riesgo de puntos de sobrecalentamiento locales. Además, es suficiente que solo uno de los estabilizadores de voltaje conectados μModule proporcionó la capacidad de implementar la funcionalidad DPSM, y es él quien puede proporcionar una interfaz digital completa, incluso si otros dispositivos μModule conectados en paralelo no tienen la capacidad de implementar la función DPSM. En la Fig. 2 muestra el circuito para la solución de 180 A más la implementación de la función DPSM para la tecnología PoL. Esta solución se basa en un módulo LTM4677(Estabilizador de tensión μModule con DPSM hasta 36 A) conectado en paralelo con tres LTM4650s (Estabilizadores de tensión μModule hasta 50 A sin función DPSM).
Arroz. 2. La combinación de un μModule LTM4677 DPSM y tres reguladores de tensión LTM4650 de la familia μModule permite implementar una fuente de alimentación con una tensión de salida de 1 V y una corriente de 186 A desde un bus intermedio de entrada con una tensión de entrada nominal de 12 V
Conclusión
Con capacidad DPSM y perfiles ultradelgados, los diseñadores de energía pueden implementar fácilmente los requisitos de diseño en los sistemas de comunicaciones modernos y proporcionar una alta potencia de salida de 1 voltio para alimentar los últimos circuitos integrados de propósito especial (ASIC) basados en tecnología de proceso por debajo de 20 nm., Núcleos de GPU y FPGA. Cuando se instala en una PCB, el LTM4622 optimiza el uso del espacio en la parte inferior con su perfil ultradelgado. Por supuesto, tal solución no ahorra significativamente el costoso espacio de la placa, pero reduce los requisitos generales de enfriamiento debido a una mayor eficiencia.
En conclusión, me gustaría recordarle que el uso de reguladores de voltaje de la familia μModule tiene sentido en aquellas áreas donde esto reduce significativamente el tiempo de depuración y ayuda a utilizar de manera más eficiente el área de PCB. Como resultado, se reducen los costos de infraestructura y la propiedad total durante la vida útil del producto final.
Se pueden solicitar muestras y herramientas de depuración en
