Регулятор високого струму 5 вольт


14

Це дійсна схема для регулятора високого струму від 12 до 5 вольт? Мені потрібно близько 10 ампер. У TIP буде мати величезний тепловідвід.

Схематична

Джерело - автомобільний акумулятор, встановлений на цьому величезному роботодавті R2D2. TheraBot


1
це не було б дійсним у моїй книзі, але що для вас означає?
Енді ака

Як у, що з цим погано?
Pål Thingbø

1
Тепловий відбіг, це не так. Ви помилково вважаєте, що транзистори рівні, але на практиці це не так.
jippie

TIP35C - це 125W 25A транзистор. Падіння 7В на 10А - це лише 70 Вт. Я думаю, що одного має бути достатньо.
Каміль

1
Якщо я використовую 3 підказки, з додаванням опору випромінювача, буде простіше охолодити систему? (оскільки кожен TIP принесе близько 20 Вт)
Pål Thingbø

Відповіді:


16

Це не є правильною топологією використання транзисторів для збільшення струму лінійного регулятора. Ось як це робиться за допомогою одного транзистора, щоб забезпечити більше струму:

Це все ще тримає вихідну напругу добре регульованою. У вашому ланцюзі падіння BE транзисторів зробить вихідну напругу нижчою.

При низьких струмах напруга в межах R1 мало, тому Q1 залишається вимкненою. Коли струм навантаження збільшується, напруга в межах R1 збільшується, що включається Q1, що скидає більше струму на вихід. Регулятор все ще регулює, але струм через нього припиниться збільшуватися приблизно на 3/4 Амп у цьому випадку, після чого транзистор бере на себе більшу частину додаткового навантаження.

Один транзистор великої потужності з великим радіатором повинен мати можливість обробляти ваш вихідний струм 10 А. Однак, якщо ви хочете поширити тепло через декілька транзисторів, ви не можете просто додавати їх більше паралельно. Спосіб додавання більшої кількості транзисторів - це надання кожному власного резистора. Це забезпечує невеликий негативний зворотний зв'язок, так що якщо транзистор пропускає більше, ніж його частка струму, напруга через його резистор випромінювання буде вище, що відніме його від напруги BE, що зменшить струм через резистор.

Ось приклад з 3-ма зовнішніми транзисторами, які приймають більшу частину поточного навантаження, тоді як звичайний забезпечує регулювання:

Це в основному та ж ідея, що і раніше, але кожен транзистор має свій резистор випромінювача. R1 також трохи збільшений, щоб переконатися, що є достатньо базового приводу для всіх трьох транзисторів, а також для врахування додаткового падіння напруги через резистори випромінювача. І все-таки R1 більший, ніж повинен бути в цьому прикладі. Однак у вас є велика кількість напруги на верхньому просторі, тому опустити трохи більше резистора - це не проблема.

Майте на увазі розсіювання резисторів. Скажімо, для врахування невеликого дисбалансу та деякого запасу, ми хочемо, щоб кожен з транзисторів міг обробляти 4 А. Це 400 мВ по резистору випромінювача, плюс 750 мВ або близько падіння BE, загалом 1,15 V, що має бути повним струмом R1. Це означає, що він буде розсіювати 660 мВт, тому його потрібно мати як мінімум як "1 Вт" резистор.

Кожен резистор випромінювача повинен бути в змозі безпечно розсіювати (4 А) 2 (100 мОм) = 1,6 Вт. Це повинні бути принаймні "2 Вт" резистори.

Все це сказав, я погоджуюся з Вутером, що це неправильний спосіб вирішення вашої загальної проблеми. Лінійне регулювання вниз 12 В, щоб зробити 5 В, буде більше клопоту і набагато більш марно, ніж комутатор. Однак реальний спосіб вирішити це - відступити кілька рівнів і передумати на системному рівні. Заряджати великою кількістю сильного струму на 5 В від 12 В акумулятора мало сенсу. Ви повинні бути в змозі знайти двигуни, які працюють на 12 В, насправді легше, ніж такі, які працюють на 5 В на цьому рівні потужності. Тоді вам потрібно лише надати 5 В для логіки керування, яка керує перемикачами, що дозволяють живити 12 В пристрої. Або ви все ще можете використовувати 5 В пристрої з належним ШІМ-накопичувачем, щоб увімкнути та вимкнути 12 В досить швидко, щоб пристрої бачили лише середнє значення 5 В.

На системному рівні має бути декілька хороших варіантів, жоден з яких не включає витрату 70 Вт, як тепло, щоб запустити двигуни 5 В від 12 В.

Я описав, як зробити лінійний регулятор більш високого струму з існуючого та якогось зовнішнього транзистора, щоб документувати, як це зробити правильно, але це насправді не повинно бути частиною вашого загального рішення.


Зауважте, що R1 може бути набагато більшим, оскільки IC1 отримує необхідний струм від баз, а R1 по суті є резистором повороту для транзисторів. (Я знаю, що це буде очевидно для вас колись зауважено - просто не обов'язково помічено по дорозі).
Рассел Макмахон

8

Ряд зауважень, приблизно в важливому порядку:

  • навіщо вам потрібно 10А на 5В? Якщо ви хочете отримати тепле відчуття, запаліть свічку!
  • якщо вам дійсно потрібно 10А на 5В, навіщо створювати його з 12В (який тепер повинен поставити той самий 10А)? (Візьміть ПК для живлення!)
  • якщо ви дійсно хочете зробити 5V / 10A з 12В, то чому б не побудувати джерело живлення комутації? Це, ймовірно, обійдеться дешевше, ніж потрібний зараз масивний радіатор. (Я всім прихильникам лінійки для малих струмів, але це смішно.)
  • Якщо ви дійсно дуже хочете, щоб підключити лінійний регулятор напруги 10 В -> 5 В 10А, не використовуйте цю схему. Тепловий відбіг - одна проблема. Він не має обмеження струму. А як ви думаєте, якою буде вихідна напруга? (Перевірте Vbe TIP35 на кілька A). Ви намагалися компенсувати цей діод, але я не думаю, що цього буде достатньо. Або стабільний.

Якщо ви дійсно ^ 4 хочете побудувати щось подібне: для цього є стандартні схеми, які використовують транзистор потужності PNP, або декілька з резисторами, що врівноважують навантаження.

Думаю, що ти маєш рацію, що легше буде охолоджувати систему за допомогою декількох транзисторів, оскільки їх Rth jc (1 C / W кожен) паралельно. Для TIP35 (з різницею температур 70 Вт і 140С) вам знадобиться загальна Rth 2C / W, отже, радіатор 1C / W. З 3 паралельно вам знадобиться радіатор 1.6C / W. Ще велика, але не така велика, як 1С / Вт. (Зверніть увагу, що на практиці 140С може бути занадто високим, тому вам все одно знадобиться 1С / Вт).

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

З доданою інформацією:

  • Це буде досить "гарячий" робот;)
  • Я б використовував 7805 (або більше одного) для розвідки, або комутатор, якщо він використовує занадто багато струму (що ти несеш, клинок-сервер?)
  • НАЙБІЛЬШЕ ВАЖЛИВО: для джерел живлення спробуйте отримати версії 12 В або скористатися ШІМ.
  • за винятком крокових степенів, для тих, хто використовує 12 В безпосередньо та використовують приводи постійного струму (або еквівалент ШІМ). Це дасть вам кращий крутний момент.
  • На вашому оціночному рівні знань електроніки я рекомендую придбати модуль постійного струму, а не будувати його (я, звичайно, не намагався б його спроектувати та побудувати)
  • інший варіант: використовуйте батарею 6 В для живлення напругою 5 В.

Мені це потрібно на робота з великою кількістю 5В передач; сервоприводи, степери, мікропроцесори, відео, тощо, тощо. Джерелом 12 В є автомобільний акумулятор. У мене цей ланцюг працює зараз на рівні 2А, але підказки дуже нагріваються, навіть при величезному радіаторі. Я перевіряю джерело комутації. Якісь покажчики?
Pål Thingbø

Тож я можу зробити щось подібне: linear.com/product/LTM4641
Pål Thingbø

@ PålThingbø, безумовно, варто мати інше джерело живлення для мікропроцесорів для ваших приводів, можливо, варто сказати 5 приладів 2A для ваших приводів, а не один 10A, якщо жоден з них не приймає більше 2А.
Піт Кіркхем

Речі 5В - це мікропроцесори (п’ять з яких малюють приблизно 500 мА), сервоприводи (не знаю, скільки ще), близько 30 різних датчиків (ультразвуковий, PIR, ІК тощо), HD-камера, камера перетворення Фур'є ( виявлення змін кольору) та деяких незначних інших пристроїв. Проблема в космосі, я не можу мати більше речей у свого робота.
Pål Thingbø

2
@ PålThingbø "Проблема в просторі, я не можу мати більше речей у свого робота". Блок живлення комутації менший, ніж потрібен тепловідвід.
джиппі

5

Тепловий відбіг, це не так. Ви помилково вважаєте, що транзистори рівні, але на практиці це не так.

Транзистор, який здійснює трохи більше струму, прогріється трохи більше, ніж інші, внаслідок чого ще більше збільшить струм і ще більше прогріється. Один транзистор в кінцевому підсумку сприймає більшу частину навантаження.

Для вирішення цього питання можна додати невеликі резистори випромінювання, які спричинить зворотний зв'язок та вирівняють струми по гілках.


Як маленький? 1 Ом?
Pål Thingbø

Займіться математикою. На 3А, на скільки (додаткової) напруги падатимуть резистори 1 Ом?
Wouter van Ooijen

Я згоден, схема Оліна - навіть кращий варіант, ніж спроба виправити оригінал додатковими резисторами.
джиппі

5

Я вважаю за краще перемикач на лінійний регулятор, який працює настільки гаряче, що його не можна торкатися, але я не зміг знайти жодного регулятора долара у пакеті наскрізних отворів із необхідними специфікаціями (12В до 5В @ 10А). Здається, все доступне для поверхневого монтажу, в упаковках, з якими, безумовно, недобре працювати (шпильки, приховані внизу, QFN тощо).

Я не знаю, який у вас бюджет, але я знайшов цей перетворювач постійного струму від 12 В до 5 В, який буде робити 10А. (Вхід може насправді варіювати від 10 до 14 В.)

введіть тут опис зображення

Вартість Digi-Key становить менше 15 доларів , набагато краща за попередню, яку я знайшов (65 доларів).


Посилання не працює.
Pål Thingbø

@ PålThingbø fix
tcrosley

Спасибі. Я пішов на це: digikey.com/product-search/… . Та сама ціна, більше варіантів.
Pål Thingbø

Рада, яку ви знайшли, - це насправді рада з оцінюванням, яка призначена інженерам для оцінки конкретного ІМС перед тим, як включити його в продукт, і саме тому у нього так багато варіантів. Будь-який із них (продукт, який я рекомендував, або цей) вирішив проблему необхідності безпосередньо мати справу з перемикачем на поверхневому кріпленні.
tcrosley

3
@ PålThingbø - я знайшов іншу дошку, яка робить те саме, що коштує менше 15 доларів, і я переглянув свою відповідь. Куріння угода. Ні, насправді ні, саме цього ми намагаємось уникати. :)
tcrosley

1
  1. Якщо ви будете наполягати на використанні TIP-35, принаймні використовуйте нижню напругу TIP35A - 60VDC або TIP35B - 80VDC. Оскільки ви використовуєте лише 12 Вольт, я рекомендую 35A. Це принаймні призведе до нижнього Vbe, і це ще 5 разів напруга живлення, яку ви використовуєте.
  2. Сказавши це, кращим вибором буде версія PNP - TIP36A. Скористайтеся схемою, наданою @Olin.
  3. @tcrosley, згаданий вами SIP-регулятор може робити лише 10A MAX. Йому знадобиться щонайменше 2 з цих мінімуму та 3, щоб отримати 100% перевитрати.
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.