Buck Converter PDB: 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Fundo:

UCR RoboSub é um projeto de veículo subaquático autônomo (AUV) competitivo da University of California Riverside que compete internacionalmente na competição RoboSub Robonation. A competição RoboSub é realizada todos os anos para AUVs para testar sua autonomia completando tarefas subaquáticas. O RoboSub deve ser capaz de realizar diferentes tarefas para a competição, como pesos de queda e navegação autônoma. O RoboSub, portanto, precisa de uma fonte de alimentação periférica para alimentar o hardware e operar o sistema.

Objetivo:

O conversor buck é uma placa de distribuição de energia periférica que recebe energia de uma das duas baterias principais. Possui uma entrada de 14,8V e uma saída de 12V e 5V. As chaves que estamos usando para este circuito são LM257602T-5 para uma saída fixa de 5 V e LM2576s-ADJ P + para tensão de saída ajustável.

Suprimentos

• Capacitor de saída 1000μF
• Capacitor de entrada 100μF
• Indutor 67μH
• 8k e 1k resistores
• LM257602T-5 e LM2576s-ADJ P + switch
• 1N5822 Díodo schottky Flyback - referido como diodo catch

Etapa 1: Design

Visão geral:

Existem dois capacitores: um capacitor de entrada e um capacitor de saída. O capacitor de entrada deve ter um ESR (Resistência Equivalente em Série) baixo entre o pino de entrada e o pino de aterramento para ter uma operação estável. Ele evita que grandes transientes de tensão apareçam na entrada. O capacitor deve estar próximo ao regulador e usar cabos curtos. O capacitor de saída tem duas funções principais: ele filtra a saída e fornece estabilidade do circuito do regulador. O ESR do capacitor de saída e o valor pico a pico da corrente ondulada do indutor são os principais fatores que contribuem para o valor da tensão ondulada de saída. O diodo catch fornece um caminho de retorno para a corrente do indutor quando a chave é desligada. Deve ser localizado próximo ao LM2576 usando condutores curtos e traços de circuito impresso curtos para evitar problemas de EMI. O indutor será a base de todos os projetos de fontes chaveadas. Usar um indutor mal projetado pode causar picos de alta tensão gerados pelas transições de taxa na corrente dentro da fonte de alimentação de comutação. Finalmente, escolhemos esses valores de resistor porque eles nos fornecem os valores que queríamos, conforme visto na equação do esquema acima. Os resistores funcionam para a chave ajustável.

Etapa 2: Prototipagem

Nós prototipamos esta placa criando primeiro o esquema para o chip não ajustável em uma placa de desempenho. Conectamos todas as peças exatamente como estão em nosso esquema e, em seguida, usando um multímetro digital (DMM), verificamos a tensão de saída para ter certeza de que obtivemos 5V. Assim que soubemos que o chip estava funcionando, criamos a versão do chip ajustável mudando qual chip estava conectado e adicionamos os resistores, então usamos o DMM para garantir que tínhamos a saída de 12 V que esperávamos.

Etapa 3: Solicitando seu PCB do JLCPCB

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