Convertitore buck PDB: 5 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Sfondo:

UCR RoboSub è un progetto di veicolo subacqueo autonomo competitivo (AUV) dell'Università della California Riverside che compete a livello internazionale nella competizione RoboSub RoboSub. La competizione RoboSub si tiene ogni anno per gli AUV per testare la loro autonomia completando compiti subacquei. Il RoboSub deve essere in grado di svolgere diversi compiti per la competizione come pesi di caduta e navigazione autonoma. Il RoboSub necessita quindi di una fonte di alimentazione periferica per alimentare l'hardware per il funzionamento del sistema.

Obbiettivo:

Il convertitore buck è una scheda di distribuzione dell'alimentazione periferica che riceve alimentazione da una delle due batterie principali. Ha un ingresso di 14,8 V e un'uscita di 12 V e 5 V. Gli interruttori che stiamo utilizzando per questo circuito sono l'LM257602T-5 per un'uscita fissa a 5V e l'LM2576s-ADJ P+ per la tensione di uscita regolabile.

Forniture

• Condensatore di uscita 1000μF
• Condensatore di ingresso da 100μF
• Induttore da 67μH
• Resistori da 8k e 1k
• Interruttore LM257602T-5 e LM2576s-ADJ P+
• 1N5822 Diodo schottky flyback - indicato come diodo di cattura

Passaggio 1: progettazione

Panoramica:

Ci sono due condensatori: un condensatore di ingresso e un condensatore di uscita. Il condensatore di ingresso dovrebbe avere un basso ESR (Resistenza in serie equivalente) tra il pin di ingresso e il pin di terra per avere un funzionamento stabile. Impedisce la comparsa di grandi transitori di tensione all'ingresso. Il condensatore deve essere vicino al regolatore e utilizzare cavi corti. Il condensatore di uscita ha due funzioni principali: filtra l'uscita e fornisce stabilità all'anello del regolatore. L'ESR del condensatore di uscita e il valore picco-picco della corrente di ripple dell'induttore sono i principali fattori che contribuiscono al valore della tensione di ripple di uscita. Il diodo di cattura fornisce un percorso di ritorno per la corrente dell'induttore quando l'interruttore si spegne. Deve essere posizionato vicino all'LM2576 utilizzando cavi corti e tracce di cortocircuito stampato per evitare problemi di EMI. L'induttore sarà la pietra angolare di tutti i progetti di alimentatori a commutazione. L'utilizzo di un induttore mal progettato può causare picchi di alta tensione generati dalle transizioni di velocità della corrente all'interno dell'alimentatore a commutazione. Infine, abbiamo scelto questi valori di resistenza perché ci danno i valori che volevamo come mostrato nell'equazione nello schema sopra. Le resistenze funzionano per l'interruttore regolabile.

Passaggio 2: prototipazione

Abbiamo prototipato questa scheda creando prima lo schema per il chip non regolabile su una scheda perf. Abbiamo collegato tutte le parti esattamente come sono nel nostro schema e quindi utilizzando un multimetro digitale (DMM) abbiamo controllato la tensione di uscita per assicurarci di ottenere 5V. Una volta che sapevamo che il chip funzionava, abbiamo creato la versione del chip regolabile cambiando quale chip era collegato e aggiunto i resistori, quindi abbiamo usato il multimetro digitale per assicurarci di ottenere l'uscita a 12V che ci aspettavamo.

Passaggio 3: ordinare il PCB da JLCPCB

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