Yüksek akım 5 volt regülatörü


14

Bu, yüksek akım 12 ila 5 volt regülatör için geçerli bir devre mi? Yaklaşık 10 ampere ihtiyacım var. İPUCU büyük bir soğutucuya sahip olacak.

Şematik

Kaynak, bu büyük R2D2 şey robotuna monte edilmiş bir araba aküsüdür. TheraBot


1
kitabımda geçerli olmaz ama sizin için geçerli olan ne anlama geliyor?
Andy aka

İçinde olduğu gibi, bunun nesi var?
Pål Thingbø

1
Termal kaçak, bu yanlış. Transistörlerin eşit olduğunu yanlış varsayıyorsunuz, ancak pratikte değiller.
jippie

TIP35C 125W 25A transistördür. 10A'da 7V düşürmek sadece 70W'dir. Bence biri yeterli olmalı.
Kamil

1
Verici direnci eklenmiş 3 İPUCU kullanırsam, sistemi soğutmak daha kolay olur mu? (her bir İPUCU yaklaşık 20W
üretecektir

Yanıtlar:


16

Bu, doğrusal bir regülatörün akımını arttırmak için transistörleri kullanmak için doğru topoloji değildir. Daha fazla akım sağlamak için tek bir transistör kullanılarak şöyle yapılır:

Bu hala çıkış voltajını iyi düzenler. Devrenizde, transistörlerin BE damlası çıkış voltajını düşürecektir.

Düşük akımlarda, R1'de çok az voltaj vardır, bu nedenle Q1 kapalı kalır. Yük akımı arttığında, Q1'i açan ve R1 üzerindeki voltaj artar, bu da çıkışa daha fazla akım boşaltır. Regülatör hala düzenliyor, ancak bu durumda akım, 3/4 Amp civarında artmayı durduracak, bundan sonra transistör ek yükün çoğunu devralacaktır.

Büyük bir ısı emiciye sahip büyük bir güç transistörü 10 A çıkış akımınızı idare edebilmelidir. Ancak, ısıyı çoklu transistörlere yaymak istiyorsanız, paralel olarak daha fazlasını ekleyemezsiniz. Daha fazla transistör eklemenin yolu, her birine kendi verici direncini vermektir. Bu biraz negatif geri besleme sağlar, böylece bir transistör akım payından daha fazla geçiyorsa, verici direncinin karşısındaki voltaj daha yüksek olacaktır, bu da BE voltajından uzaklaşacak ve direnç yoluyla akımı azaltacaktır.

İşte mevcut yükün çoğunu alan 3 harici transistörlü bir örnek, düzenli regülasyonu sağlar:

Bu temelde öncekiyle aynı fikirdir, ancak her transistörün kendi verici direnci vardır. R1 ayrıca, üç transistörün hepsinde bol miktarda temel sürücü bulunduğundan emin olmak ve yayıcı dirençler arasında ek voltaj düşüşünü hesaba katmak için biraz artırılmıştır. Yine de, R1 bu örnekte olması gerekenden daha büyük. Bununla birlikte, bol miktarda tavan boşluğu voltajınız var, bu nedenle bir dirençte biraz daha düşürmek sorun değil.

Dirençlerin dağılmasını aklınızdan çıkarmayın. Biraz dengesizliği ve bir miktar marjı hesaba katalım, transistörün her birinin 4 A ile başa çıkmasını istiyoruz. V tam akımda R1 üzerinden geçmelidir. Bu, 660 mW dağıtacağı anlamına gelir, bu nedenle en azından "1 W" direnç olması gerekir.

Her bir verici direnç (4 A) 2 (100 mΩ) = 1,6 W güvenli bir şekilde dağılabilmelidir. Bunlar en az "2 W" direnç olmalıdır.

Bütün bunlar, Wouter'a katılıyorum, bunun genel sorununuzu ele almanın yanlış yolu olduğunu kabul ediyorum. 5 V yapmak için 12 V aşağı doğrusal olarak düzenlenmesi, bir anahtarlayıcıdan daha fazla sorun ve daha israf olacaktır. Bununla birlikte, bunu ele almanın gerçek yolu birkaç seviyeye geri adım atmak ve sistem düzeyinde yeniden düşünmektir. 12 V'luk bir bataryadan 5 V'de çok sayıda yüksek akım akışı çalıştırmak çok mantıklı değil. 12 V'da çalışan motorları, aslında bu güç seviyesinde 5 V'de çalışan motorlardan daha kolay bulabilmelisiniz. Daha sonra, 12 V cihazlarına güç sağlayan anahtarları kontrol eden kontrol mantığı için sadece 5 V sağlamanız gerekir. Veya uygun bir PWM sürücüsüne sahip 5 V cihazları da kullanabilirsiniz, böylece 12 V'yi yeterince hızlı bir şekilde açıp kapatabilirsiniz, böylece cihazlar sadece ortalama 5 V görür.

Sistem seviyesinde, hiçbiri 12 V'dan 5 V motorları çalıştırmak için ısı olarak 70 W israfı içermeyen birkaç iyi seçenek olmalıdır.

Nasıl doğru yapılacağını belgelemek için mevcut olandan ve bazı harici transistörden daha yüksek bir akım doğrusal regülatörünün nasıl yapılacağını açıkladım, ancak bu gerçekten genel çözümünüzün bir parçası olmamalıdır.


IC1'in ihtiyaç duyduğu akımı bazlardan aldığı ve R1'in esasen transistörler için bir sapma direnci olduğu için R1'in çok daha büyük olabileceğini unutmayın. (Bunun bir zamanlar sizin için açık olacağını biliyorum - yol boyunca fark edilmeyebilir).
Russell McMahon

8

Yaklaşık önem sırasına göre bir dizi açıklama:

  • neden 5V'de 10A'ya ihtiyacınız var? Sıcak bir his almak istiyorsanız, bir mum yakın!
  • 5V'de gerçekten 10A'ya ihtiyacınız varsa, neden 12V'dan oluşturmalısınız (şimdi aynı 10A'yı sağlamalıdır)? (Bir PC PSU alın!)
  • Gerçekten 12V'dan 5V / 10A yapmak istiyorsanız, neden bir anahtarlama güç kaynağı oluşturmuyorsunuz? Muhtemelen şu anda ihtiyacınız olan büyük soğutucudan daha ucuza mal olacak. (Hepim küçük akımlar için doğrusallardan yanayım, ama bu çok saçma.)
  • Gerçekten gerçekten bir 10A doğrusal 12V-> 5V regülatörünü erkek yapmak istiyorsanız, bu devreyi kullanmayın. Termal kaçak bir problemdir. Akım sınırlaması yoktur. Ve sizce çıkış voltajı ne olacak? (birkaç A'da TIP35'in Vbe'sini kontrol edin). Bu diyotla telafi etmeye çalıştınız, ama bunun yeterli olacağını düşünmüyorum. Veya kararlı.

Eğer gerçekten böyle bir şey inşa etmek istiyorsanız: bunun için bir PNP güç transistörü veya yük dengeleme dirençli çoklu devreler standart devreler vardır.

Doğru olduğunu düşündüğünüz bir şey, sistemi çoklu transistörlerle soğutmanın daha kolay olacağıdır, çünkü Rth jc'leri (her biri 1 C / W) paraleldir. TIP35 için (70 W ve 140C sıcaklık farkı ile) toplam RC 2C / W'ye ihtiyacınız olacak, bu nedenle 1C / W soğutucuya ihtiyacınız olacak. Paralel 3 ile 1.6C / W soğutucu gerekir. Hala büyük bir tane, ama 1C / W kadar büyük değil. (Uygulamada 140C'nin çok yüksek olabileceğini unutmayın, bu yüzden yine de 1C / W'ye ihtiyacınız olacaktır).

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

Eklenen bilgilerle:

  • Bu oldukça 'sıcak' bir robot olacak;)
  • İstihbarat için 7805 (veya birden fazla) veya çok fazla akım kullanıyorsa bir anahtarlayıcı kullanırım (ne taşıyorsunuz, bir blade sunucusu?)
  • EN ÖNEMLİ: güç kaynakları için 12V versiyonları almaya çalışın veya PWM kullanın.
  • kademeli olanlar hariç, 12V'yi doğrudan kullanan ve sabit akım sürücüleri (veya PWM eşdeğeri) kullanan kişiler için. Bu size daha iyi tork sağlayacaktır.
  • Sizin tahmin edilen elektronik bilgi düzeyinde, bir tane inşa etmek yerine bir DC-DC modülü satın almanızı öneririm (kesinlikle bir tane tasarlamaya ve inşa etmeye çalışmazdım)
  • başka bir seçenek: 5V güç maddeleri için 6V pil kullanın.

Buna 5V dişli dolu bir robot lazım; servolar, stepler, mikroişlemciler, video, vb. 12V kaynağı bir araba aküsüdür. Bu devre şu anda 2A'da çalışıyor, ancak İPUCU büyük bir ısı emiciyle bile çok ısınıyor. Bir anahtarlama kaynağına bakacağım. İşaretçi var mı?
Pål Thingbø

Böyle bir şey için gidebilir miyim: linear.com/product/LTM4641
Pål Thingbø

@ PålThingbø, aktüatörlerinize mikroişlemcileriniz için farklı bir güç kaynağına sahip olmaya değer, hiçbiri 2A'dan fazla almazsa aktüatörleriniz için 5 2A sarf malzemesi demeye bile değer olabilir.
Pete Kirkham

5V şeyler mikroişlemciler (her biri beşi yaklaşık 500mA çiziyor), servolar (henüz kaç tane bilmiyorum), yaklaşık 30 farklı sensör (ultrasonik, PIR, IR, vb.), Bir HD kamera, bir Fourier dönüşümlü kamera ( renk değişikliklerinin algılanması) ve diğer bazı küçük cihazların Sorun uzay, robotumda daha fazla şey olamaz.
Pål Thingbø

2
@ PålThingbø "Sorun uzaydır, robotumda daha fazla şey olamaz." Anahtarlama güç kaynağı, gereken ısı emiciden daha küçük.
jippie

5

Termal kaçak, bu yanlış. Transistörlerin eşit olduğunu yanlış varsayıyorsunuz, ancak pratikte değiller.

Biraz daha fazla akım taşıyan transistör diğerlerinden biraz daha fazla ısınır, bu da akımını daha da arttırır ve daha fazla ısınır. Bir transistör yükün çoğunu alacaktır.

Bunu çözmek için, geri beslemeye neden olacak ve dallar arasındaki akımları eşitleyecek küçük verici dirençler ekleyebilirsiniz.


Ne kadar küçük? 1 ohm?
Pål Thingbø

Biraz matematik yap. 3A'da, bu 1 Ohm dirençler ne kadar (ekstra) voltaj düşecek?
Wouter van Ooijen

Olin'in devresinin, orijinali ekstra dirençlerle düzeltmeye çalışmaktan daha iyi bir seçenek olduğunu kabul ediyorum.
jippie

5

Dokunamayacağınız kadar sıcak çalışan doğrusal bir regülatöre geçiş yapmayı tercih ederim, ancak ihtiyaç duyduğunuz özelliklere sahip bir delik içi pakette herhangi bir kova regülatörü bulamadım (12v ila 5v @ 10A). Kullanılabilecek her şey, kesinlikle çalışmayacak paketler halinde (altta gizli pimler, QFN ve benzeri) yüzeye monte gibi görünmektedir.

Bütçenizin ne olduğunu bilmiyorum, ama bu 12v ila 5v DC-DC dönüştürücüyü buldum, bu da 10A yapacak. (Giriş aslında 10v ila 14v arasında olabilir.)

resim açıklamasını buraya girin

Digi-Key'de 15 $ 'dan daha az maliyeti , bulduğumdan daha iyi (65 $).


Bağlantı çalışmıyor.
Pål Thingbø

@ PålThingbø sabit
tcrosley

Teşekkürler. Bunun için gittim: digikey.com/product-search/… . Aynı fiyat, daha fazla seçenek.
Pål Thingbø

Bulduğunuz tahta aslında, mühendislerin belirli bir IC'yi bir ürüne dahil etmeden önce değerlendirmek için kullanmaları için tasarlanmış bir değerlendirme kartıdır, bu yüzden çok fazla seçeneği vardır. Bunlardan biri (önerdiğim ürün veya bu ürün), doğrudan yüzeye monte bir anahtarlayıcı IC ile uğraşmak zorunda kalıyor.
tcrosley

3
@ PålThingbø - 15 doların altında aynı şeyi yapan başka bir tahta buldum ve cevabımı revize ettim. Sigara içmek. Hayır, aslında hayır, bundan kaçınmaya çalışıyoruz. :)
tcrosley

1
  1. TIP-35'leri kullanmakta ısrar edecekseniz, en azından düşük voltaj TIP35A - 60VDC veya TIP35B - 80VDC kullanın. Sadece 12 Volt kullandığınız için 35A'yı tavsiye ederim. Bu en azından daha düşük bir Vbe'ye dönüşür ve hala kullandığınız besleme voltajının 5 katıdır.
  2. Bunu söyledikten sonra, daha iyi bir seçim PNP versiyonu - TIP36A olacaktır. @Olin tarafından sağlanan şemayı kullanın.
  3. @tcrosley, bahsettiğiniz SIP regülatörü sadece 10A MAX yapabilir. % 100 fazla öldürme elde etmek için bu minimumlardan en az 2'ye ve 3'e ihtiyacı olacaktır.
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.