วิธีการสร้างแหล่งจ่ายไฟ 5V ที่ได้รับการควบคุมจากแหล่งจ่ายไฟ 5V ที่ไม่มีการควบคุม

15

ฉันมีโครงการที่เกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์บอร์ดเดียวโดยเฉพาะ * และLED WS2812B "ฉลาด" RGB LED * หลายร้อยWS2812Bทั้งหมดทำงานจากแหล่งจ่ายไฟ 5V

ฉันมีแหล่งจ่ายไฟที่ไม่มีการควบคุมขนาด 5 โวลต์ 15 แอมป์ ในขณะที่ไฟ LED ไม่เป็นไรกับแหล่งจ่ายไฟที่ไม่ได้ควบคุมไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ฉันใช้มักจะมีปัญหาเมื่อแรงดันไฟฟ้าไม่คงที่

เนื่องจากฉันต้องการเรียกใช้ทั้งหมดจากแหล่งพลังงานหนึ่งฉันต้องการสร้างพลังงาน 5V ที่ควบคุมประมาณ 1 แอมป์จากแหล่ง 5V 15A ที่ไม่มีการควบคุม

ฉันต้องการสร้างตัวแปลงพลังงานนี้ลงบน PCB ดังนั้นฉันกำลังมองหาการออกแบบที่ฉันสามารถนำไปใช้และไม่ใช่บอร์ดที่สร้างไว้ล่วงหน้าได้ การออกแบบขั้นสุดท้ายของฉันจะเป็นหมวก Pi นั่นคือมันจะติดกับพอร์ต GPIO ของ Pi และนั่งอยู่ด้านบน

ทั้งหมดนี้จะถูกบัดกรีด้วยตนเอง (ผ่านรูหรือที่ยึดผิว) ดังนั้นจึงไม่ต้องมีส่วนร่วมเกินความจำเป็น นี่เป็นหนึ่งในขณะที่ค่าใช้จ่ายเป็นกังวลฉันไม่ได้พยายามที่จะประหยัดเพนนี

วงจรแปลงพลังงานชนิดใดที่ฉันสามารถสร้างบนบอร์ดของฉันที่สามารถทำได้ การแปลงเพียง 1 แอมป์ฉันจะพบปัญหาเรื่องความร้อนที่สำคัญหรือไม่

ฉันไม่ได้ขอให้ใครออกแบบสิ่งนี้ให้ฉันชี้ไปในทิศทางที่ถูกต้อง

* WS2812B เป็นแหล่งกำเนิดแสง RGB แบบอนุกรมอัจฉริยะที่ควบคุมข้อมูลรวมอยู่ในแพ็คเกจ 5050 การเชื่อมต่อเป็นอนุกรมดิจิตอลเข้าและออกบวก 5V และกราวด์ หมุด นอกจากนี้ยังรวมถึงออสซิลเลเตอร์ภายในที่มีความแม่นยำและไดรฟ์กระแสคงที่ 12V ที่สร้างขึ้นภายใน อุปกรณ์ต่างๆจะถูกล่ามโซ่อนุกรม (Dout to Din ถัดไป) ช่วยให้ได้ถึง 1024 อุปกรณ์และสายยาว 5 เมตรในการเชื่อมต่อแบบอนุกรมเดียว
ดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้จากเอกสารข้อมูลที่นี่

* Raspberry Pi 2 B

power-supply dc-dc-converter

— HighInBC
แหล่งที่มา

3

ฉันใหม่ที่นี่ดังนั้นหากใครก็ตามที่ทิ้งฉันลงคะแนนสามารถอธิบายได้ว่าทำไมมันจะช่วยฉันให้ดีขึ้นในครั้งต่อไป

— HighInBC

7

พวกเขาคิดผิดว่านี่เป็นคำถามช็อปปิ้งเนื่องจากคุณใหม่และพูดถึง Arduino / RPi ผู้คนแถว ๆ นี้เกลียดใครก็ตามที่พูดถึงสิ่งเหล่านั้น ฉันประหลาดใจที่ยังไม่ได้ย้ายออกไปคนเดียว

— Passerby

14

ฉันจะจำไว้และในครั้งต่อไปเพียงแค่เรียกมันว่า "คอมพิวเตอร์ 5V ขนาดเล็ก"

— HighInBC

2

การใช้งานปลายทางไม่ควรสำคัญ คำถามเกี่ยวกับวิธีการควบคุมหม้อแปลงที่ไม่ได้ควบคุมแรงดันไฟฟ้าเดียวกันนั้นอยู่ในหัวข้ออย่างครบถ้วน

— Passerby

1

อย่าแตะต้อง Olin จริงจังเกินไปกับปัญหานี้ (แต่ให้สังเกตเขาอย่างถี่ถ้วนในเรื่องเทคนิคใด ๆ ) - นี่เป็นปัญหาทางการเมืองที่เกิดขึ้นซ้ำ ๆ กับเขาดังนั้นเขาจึงใช้ข้ออ้างใด ๆ เพื่อเอาชนะม้าที่ตายแล้วนี้มากยิ่งขึ้น [[:-)]] อย่าใช้ความเห็นของฉันใน Olin อย่างจริงจังเกินไปยกเว้นความสามารถด้านเทคนิคของเขานี่เป็นกิจวัตร ... -> หยุดทำงาน: ตรวจพบลูปวนซ้ำที่รอดำเนินการ || ความคิดเห็นของ Olin อีกครั้ง WS2812B อาจถูกต้อง หรือผู้ลงคะแนนเสียงแบบสุ่มอาจเลือกให้คุณเป็นของขวัญประจำวันตามที่เกิดขึ้น

— รัสเซลแม็คมาฮอน

3

แผ่นข้อมูลของตัวแปลงXL6009มี schematics อ้างอิงหลายอันรวมถึงตัวแปลงสำหรับตัวแปลงบูสต์แบบ Buck -inverting:

คุณจะต้องปรับให้เข้ากับเอาท์พุท 5V แทน 12V โดยแทนที่ R2 ด้วยตัวต้านทาน 3.0K ตามสูตรข้างต้น ช่วงอินพุตขึ้นอยู่กับแรงดันขาออกและกระแสดังนั้นแหล่งจ่ายไฟ 5V ที่ไม่ได้ควบคุมของคุณควรอยู่ในช่วงสำหรับเอาต์พุตที่มีการควบคุม 5V

— Dmitry Grigoryev
แหล่งที่มา

1

แผ่นข้อมูลสำหรับ XL6009 กล่าวว่าแรงดันไฟฟ้าอินพุตสามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่ 5V-32V หากอุปทาน 5V ที่ไม่ได้ควบคุมของฉันลดลงต่ำกว่า 5V จะไม่เป็นปัญหาหรือไม่

— HighInBC

1

คำพูดที่เป็นธรรมจริง ฉันใช้ชิพนี้กับ Li-Ion เป็นอินพุต (ระหว่าง 3.7 และ 4.2V) โดยไม่มีปัญหาและเช่นไซต์นี้อ้างว่าตัวแปลงบูสต์ของพวกเขาตาม XL6009ทำงานตั้งแต่ 3V ขึ้นไป แต่สเป็คไม่รับประกัน

— Dmitry Grigoryev

1

ฉันจะใช้ความเป็นจริงมากกว่าคุณสมบัติทุกวัน

— HighInBC

อย่างน้อยอันดับสูงสุดของ XL6009 จะไม่ห้ามให้คุณไปต่ำกว่า 5V ฉันเดาว่าคุณอาจไม่ได้รับประสิทธิภาพที่อ้างสิทธิ์หรือการเปลี่ยนกระแส 4A เต็มรูปแบบ ขอบคุณที่พูดถึงมันฉันมองข้ามบรรทัดของสเป็คนี้

— Dmitry Grigoryev

อีกวิธีคือการเพิ่มวงจรควบคุมลงในแหล่งจ่ายที่ไม่ได้ควบคุมเพื่อให้มีขนาด 5v 1A และมีขนาด 5v 15A คุณจะ "แตะ" เป็นแหล่งที่มาของ 5v ที่ไม่มีการควบคุม

— Guill

13

สิ่งที่คุณต้องการได้รับการอ้างถึงในฐานะ "ตัวแปลงบั๊กบูสต์แบบ non-inverting" มีทอพอโลยีที่แตกต่างกันไม่กี่ตัวของตัวแปลงโหมดสลับที่สามารถทำให้สำเร็จได้

น่าเสียดายที่พวกเขาทั้งหมดมีความซับซ้อนมากกว่าตัวแปลงบั๊กง่าย ๆ (เพียงไม่กี่ก้าว) หรือเพิ่มตัวแปลง (ขั้นตอนขึ้นไปเท่านั้น)

กูเกิ้ลด่วนพบคำว่า Ti เปรียบเทียบตัวเลือก http://www.ti.com/lit/an/slyt584/slyt584.pdf

เซมิคอนดักเตอร์แห่งชาติมีเครื่องมือออนไลน์ที่เรียกว่า webbench ที่จะออกแบบสิ่งนี้ให้คุณ ข้อเสียเดียวที่ฉันได้พบกับมันชอบที่จะเลือกชิ้นส่วนที่เป็น PITA เพื่อประสาน

— ปีเตอร์กรีน
แหล่งที่มา

+1 นี่คือข้อมูลที่ดี ฉันมีการอ่านที่ต้องทำ

— HighInBC

1

ฉันขอแจ้งว่า National Semiconductor ไม่มีอีกแล้ว พวกเขาถูกซื้อโดย TI เมื่อไม่นานมานี้ ตามความเป็นจริงคุณสามารถค้นหาเครื่องมือออกแบบ WebBebch ที่โฮสต์บนเว็บไซต์ www.ti.com

— Michael Karas

ฉันยอมรับคำตอบนี้เนื่องจากดูเหมือนจะชี้ไปในทิศทางที่ถูกต้อง

— HighInBC

6

คุณอาจพิจารณาเพิ่มพอที่จะควบคุมเชิงเส้นกลับเป็น 5V มีประสิทธิภาพน้อยลงและอาจใช้การไม่ได้ แต่อย่างน้อยคุณควรทำผลรวม

1

ตัวแปลงบูสเตอร์ตามด้วยตัวควบคุมเชิงเส้นมีความซับซ้อนโดยรวมคล้ายกับตัวแปลงบูสเตอร์แบบบูสเพกหรือแบบสวิตช์คู่ ดังนั้นฉันไม่แน่ใจว่าฉันเห็นจุดมาก

— ปีเตอร์กรีน

2

ทำไมต้องสร้างด้วยตัวคุณเองเมื่อคุณสามารถซื้อตัวแปลงบูสต์บั๊กขนาดเล็กในราคาต่ำกว่าสิบเหรียญ ผมมีประสบการณ์ที่ค่อนข้างดีกับคนนี้ มันมีขนาดเล็กโปรไฟล์ต่ำและง่ายต่อการบัดกรี (4 รูที่มุม 2 สำหรับอินพุตและ 2 สำหรับเอาต์พุต):

FYI ขนาดของสิ่งนี้คือ 44x21x13 มม. ดังนั้นมันอาจเหมาะสมระหว่าง PCB แบบกำหนดเองของคุณกับ RPi

— Dmitry Grigoryev
แหล่งที่มา

1

ดังที่ฉันได้กล่าวไปแล้วว่าฉันกำลังสร้าง PCB ที่ต้องมีขนาดพอดี แน่นอนฉันสามารถใช้ส่วนประกอบและการออกแบบจากกระดานเช่นนั้น

— HighInBC

2

ทำไมต้องตอบด้วยวิธีนั้นเมื่อมีการระบุไว้อย่างชัดเจนในคำถามที่เขาไม่ได้มองหากระดานที่ทำไว้ล่วงหน้า? แม้ว่าเขาจะไม่ได้ระบุไว้ - นี่ไม่ได้เป็นการตอบคำถาม แต่อย่างใดผู้คนอ่าน stackexchange เพื่อการเรียนรู้ไม่ใช่การแนะนำการซื้อของอ่านอิเล็กทรอนิกส์ electronics.stackexchange.com/help/on-topicสิ่งเช่นนี้ควรอยู่ในความคิดเห็น ไม่ได้อยู่ในคำตอบ (ถ้ามันควรจะเป็นเพราะคำถามเฉพาะบอกว่า "ไม่" เพื่อบอร์ด off-the-shelf)

— ScienceSamovar

2

ไม่ต้องพูดถึงว่าตัวแปลงในลิงก์ของคุณมีราคาสูงเกินไปคุณสามารถค้นหาตัวแปลงที่เหมือนกัน (จากผู้ผลิตรายเดียวกัน) ได้ราคาถูกกว่ามาก (ประมาณ $ 3 ต่อคน)

— ScienceSamovar

ทำไมหนึ่งไม่สามารถซ้อนบอร์ดที่ทำไว้ล่วงหน้านี้บน PCB แบบกำหนดเองและทำกับตัวแปลงโดยเน้นที่ส่วนที่เหลือของการออกแบบแทนการพลิกโฉมพวงมาลัย ในที่สุดแน่นอนมันเป็นทางเลือกของคุณ

— Dmitry Grigoryev

1

@DmitryGrigoryev เพราะประเด็นคือต้องเรียนรู้วิธีการทำและใช้ทักษะเหล่านี้ในโครงการต่อไป (เช่นไปที่การผลิตคุณไม่สามารถใช้สิ่งนี้ในการผลิตได้) แน่นอนว่าคุณสามารถใช้บอร์ดที่สร้างไว้ล่วงหน้าและโค้ดที่เขียนล่วงหน้าสำหรับทุกสิ่งได้ แต่นั่นหมายความว่าในท้ายที่สุดคุณก็แทบจะไม่รู้ว่าวงจรของคุณทำอะไรอยู่คุณแค่รู้จักโมดูลขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตามนั่นไม่ใช่ประเด็นประเด็นของฉันคือถ้ามีคนถามคุณถึงวิธีการทำวงจรและทำการคำนวณ - ให้เขาเชื่อมโยงไปยังร้านค้าและพูดว่า "ไม่รำคาญซื้อเพียงแค่" ก็ทำให้เขาหมดกำลังใจจากการเรียนรู้

— ScienceSamovar

-2

ราสเบอร์รี่ pi 2012-2013 ของฉันโฆษณาตามที่ต้องการ "ควบคุม 5V" ต้องใช้ 4.88 ถึง 5.02 V เพื่อบู๊ตและ> 4.4V เพื่อทำงานต่อ เนื่องจากแหล่งจ่ายไฟหลัก 15A ของคุณอาจชั่วครู่มากกว่า 5.02 โวลต์ในบางครั้งฉันจึงไม่เชื่อใจ

หากคุณสามารถทนไฟ LED สีเขียวบางส่วนได้ตลอดเวลาคุณสามารถใช้บางส่วนเป็น 'ล้น' ที่ 4.9 โวลต์กับคู่ของผักสีเขียวขนานกับ rPi ซึ่งเปลี่ยนจากเกณฑ์ความสว่างน้อยที่สุดที่ประมาณ 4.8V ถึงค่อนข้างสว่างที่ 5.2V จากแหล่งจ่าย 15A ของคุณใช้สาย 2Amp ที่มีความยาวไปยังบอร์ด "overflow regulator" ซึ่งไม่มีอะไรเลยนอกจากคู่ไฟ LED สีเขียวและเพียงพอที่จะทิ้งแอมป์ที่ 5.2V แต่โดยปกติแล้วพวกเขาควรใช้น้อยกว่ามาก ตั้งเป้าไว้ว่าจะให้ใกล้ถึง 5V บนบอร์ดนี้โดยที่ rPi off ใช้สายเคเบิล 2A ที่ยาวขึ้น (สำหรับความต้านทาน) หากจำเป็น คุณอาจต้องการตัวเก็บประจุแบบไขมันในบอร์ด "overflow regulator" ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับประเภทของการจ่ายพลังงาน 15A ที่ไม่ได้ควบคุม จาก 5V rms ที่ไม่มีการควบคุมที่แก้ไข (หนึ่งในประเภทที่แย่ที่สุดของการควบคุม)

ถัดไปคุณต้องการความยาวของสาย 2A ที่มีพิกัดสูงสุดจากบอร์ดนี้ไปยังบรรทัด "0" และ "+5" ของ pi อาจมีสวิตช์อยู่ที่นั่นและเล็งไปที่ 1/20 ถึง 1/8 โอห์มในสายนำเหล่านี้ (มัลติมิเตอร์ส่วนใหญ่ไม่วัดว่าต่ำอย่างถูกต้อง) การเปิด rPi ควรทำให้ผักสีเขียวหรี่ลงอย่างเห็นได้ชัดและให้ค่าคงที่ 4.9V ที่ rPi

กรุณาโพสต์ที่นี่และในฟอรั่ม rPi แรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ระหว่าง TP1 และ TP2 ตามที่ฉันคาดหวังว่าจะต้องใช้ 4.9Volts (ซึ่งได้รับการโฆษณาว่า "5")

— Mephisto
แหล่งที่มา

2

การใช้ LEDs เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้านั้นไม่เป็นมืออาชีพ แรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะลอยไปตามเวลาเมื่อไฟ LED อุ่นขึ้น นอกจากนี้ยังเป็นการสิ้นเปลืองไฟ LED ที่ดีอย่างสมบูรณ์แบบ

— Dmitry Grigoryev

ซีเนอร์ไดโอดจะเหมาะสมกว่านี้มาก

— Stefan Paul Noack

1

@ noah1989 ใช่ แต่คุณต้องมีพวกมันมากมายเพื่อทำให้เสถียร 2A ดังนั้นคุณต้องเพิ่มทรานซิสเตอร์และสร้างตัวควบคุมเชิงเส้น แล้วคุณต้องคำนึงว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าของคุณอาจต่ำกว่า 5V และเพิ่มตัวแปลงเพิ่ม ในที่สุดคุณจะได้รับตัวแปลงบูสเตอร์ในที่สุด (ไม่ใช่ตัวคุณเองแค่มีคนพยายามทำตามวิธีนี้)

— Dmitry Grigoryev