Diseño de la fuente de alimentación de 24VAC / 5VDC

Su solución comenzó como soportable (5 V a 100 mA) pero terminó completamente inaceptable a 500 mA. Usted dice que su "verruga de la pared" está clasificada a 300 mA. Cuando se suministra una tensión con un regulador lineal, la corriente de entrada es la misma que la de la salida de corriente: el regulador elimina la diferencia de tensión. Entonces, aquí, si dibuja 500 mA a 5V, debe suministrar 500 mA a 12V o 24V. El transformador estará sobrecargado en cualquier caso.

Si las clasificaciones son como usted dice, entonces una solución potencialmente aceptable es usar un regulador de conmutación (SR) que funcione a partir de 24V. \ $ 5V \ por 500 mA = 2.5 W \ $.

\ $ 24V \ veces 5 W = ~ 210 mA \ $. Si el SR es 80% eficiente (fácil de lograr), se eleva a 260 mA. Como es probable que se trate de un requisito ocasional, la corriente total a 24V probablemente será aceptable con un suministro de 300 mA, dependiendo de cuántos solenoides desee mantener.

Si enciende solo un solenoide al mismo tiempo, el drenaje actual con N activado es \ $ 20 \ veces N + 20 mA \ $. La corriente de subida es esencialmente inmaterial.

Si desea más de 3 o 4 solenoides, es posible que deba limitarse el drenaje de corriente a 5V.

por ejemplo

• 10 solenoides a 20 mA = \ $ 200 mA \ $
• Saldo = \ $ 300mA-200mA = 100 mA \ $
• Corriente disponible a 5V a 80% de eficiencia = \ $ 100 mA \ veces \ frac {24} {5} \ veces 0.8 = 384 mA \ $, digamos \ $ 400 mA \ $.

Tenga en cuenta que cuando se usa un regulador de conmutación, usar un voltaje de entrada más alto dará como resultado un menor drenaje de la corriente de entrada. Por lo tanto, es mejor utilizar el suministro completo de 24V.

También tenga en cuenta que si el transformador es un verdadero 24 VCA, entonces el DC rectificado será aproximadamente \ $ 24 VCA \ veces 1.414 - 1.5V - \ $ "un poco" \ $ ~ = 30 VDC \ $

Porque:

• \ $ VDC_ {peak} = VAC_ {RMS} \ times \ sqrt {2} ~ = VAC \ times 1.414 ~ = 34 V \ $.

• Un puente rectificador completo caerá aproximadamente 1.5V.

• 34 VCC es la tensión máxima y la CC disponible será ligeramente inferior, dependiendo de la carga. Habrá "un poco" de pérdida de ondulación y cableado y caída del transformador y ...

Con una eficiencia del 80%, esto da un aumento de corriente de 24VAC a 5V DC de \ $ \ frac {30} {5} \ veces 0.8 = 4.8: 1 \ $

por ejemplo

• para 48 mA a 5V, necesita 10 mA a 30V.
• para 480 mA a 5V necesita 100 mA a 30V.

Entonces, obtienes 10 solenoides más casi 500 mA a 5 VCC :-)

Una solución de muchas:

Hay muchos IC y diseños de SR. Aquí bastará un simple regulador de dólar. Puedes comprar unidades comerciales o "rodar las tuyas". Hay muchos circuitos integrados modernos, pero si el costo es muy alto, podría fijarse en el modelo MC34063. Acerca del IC del regulador de conmutación más barato disponible y capaz de manejar prácticamente cualquier topología. Manejaría esta tarea sin semiconductores externos y un mínimo de otros componentes.

MC34063. $ US0.62 de Digikey en 1's. Pago unos 10 centavos cada uno en 10,000 qauntity en China (aproximadamente la mitad del precio de Digikey).

La Figura 8 en la hoja de datos a la que se hace referencia a continuación es una "coincidencia perfecta" con sus requisitos. Aquí 25 VDC, 5V a 500 mA fuera. 83% de eficiencia. 3 x R, 3 x C, diodo, inductor. Funcionaría sin alteración a 30 VDC en.

Hoja de datos - enlace

Precios - enlace

• Añadido:

La Figura 8 en la hoja de datos LM34063 muestra TODOS los valores de los componentes excepto el diseño del inductor (solo se proporciona inductancia). Podemos especificar el inductor para usted desde Digikey (ver más abajo) o donde sea y / o ayudarlo a diseñarlo. Básicamente, es un inductor de 200 uH diseñado para el uso general de conmutación de potencia con una corriente de saturación de 750 mA o más. Cosas como frecuencia de resonancia, materia de resistencia, etc. PERO pueden estar bien en cualquier parte que cumpla con las especificaciones básicas. O puede enrollar el suyo por muy poco, por ejemplo, en un núcleo de Micrometals. Software de diseño en su sitio.

Desde Digikey $ US0.62 / 1. En stock. Bourns (es decir, bien).

Precio: enlace

Hoja de datos: enlace

Especificación ligeramente mejor

• $ US0.75 / 1.

• Montaje en superficie.

• Bourns.

• enlace

Incluso si usa la solución pulsación central , necesitará un regulador de conmutación; un regulador lineal aún disiparía 5W, y no vale la pena. Volveré al conmutador en un minuto.
Si utilizarías el transformador con el centro, debes tener en cuenta dos cosas:

1. No puede conducir los solenoides directamente a través de triacs no aislados , porque la conexión a tierra de su fuente de alimentación está a la mitad del voltaje de CA. Pero mirando esta pregunta Supongo que quieres usar un SSR , por lo que está bien. Un relé electromecánico también lo hará.
2. Un transformador con derivación central + un rectificador de onda completa no es muy eficiente en relación con el transformador, ya que usa solo la mitad del transformador en cualquier momento. Así que necesitarás un transformador más grande (y por lo tanto más caro).

El principio de funcionamiento de los conmutadores es un poco más complicado que el de un regulador lineal, pero no es extremadamente difícil. Gracias a su ventaja de ofrecer alta eficiencia se usan en todas partes en estos días, y hay una gran cantidad de reguladores disponibles . Olin mencionó Linear Technology , que son uno de los líderes en el campo. No son las más baratas, pero si solo necesitas 1 no es tanto un problema como para 100k / año, por ejemplo. Su sitio web ofrece una búsqueda paramétrica, que con mis parámetros devolvió algo así como 16 partes , así que hay muchas opciones. Escogí el voltaje de salida fijo LT1076-5 (sin tener en cuenta el costo):

Comopuedever,estonoesmáscomplicadoqueunreguladorlineal,¿cuáleselproblema?

1. Losconmutadoresavecescambianafrecuenciasmásbienaltas(rangodeMHz)loquecausaEMI.Éstefuncionaconunabobinainferiorde100kHz,menosEMI,perounpocomásgrande.Noesungrantrato.
2. Puedelograrmuyaltaseficienciasconlosconmutadores,peroparaobtenereseúltimo%,debeseleccionarloscomponentesconmuchocuidadoyprestarmuchaatenciónalosDiseñodePCB.SiaúnnotieneexperienciaeneldiseñodeSMPS,puedetenerunaeficienciadesoloel85%enlugardelmáximodel90%.Unavezmás,noesgrancosa.

Loscomponentescrucialessonlabobina,eldiodoyC1.Tambiénsonlaspartesquerequierenatencióneneldiseño:elbucleL1-C1-D1debemantenerselomáscortoposible,ytambiénlaconexiónentreelICylabobina.Usatrazasanchasporquellevaránaltascorrientes.

Pensándolobien,estanoeslahojadedatosideal.Dehecho,esbastantebreveparaunahojadedatosLT.Notieneunsolográfico,ymuchasotrashojasdedatoslebrindanmuchainformaciónsobrelaseleccióndecomponentes.Consulte otras partes si desea obtener más información. ( actualización: la hoja de datos para el LT1076-5 parece ser más como un anexo al de la LT1076 , que es más extenso )
Las hojas de datos de LT1766 y LT3430 es más similar a LT, con casi 20 páginas de información de la aplicación, incluidos los cálculos y el diseño de la placa. ¡Léelos y aprende! :-)

OK, esto fue sobre LT. Sí, soy un fan (muy buen soporte también, al menos para profesionales), pero hay otros por supuesto. National tiene su serie de Simple Switchers y tiene un diseñador de Webench que le brinda esquemas completos con BOM. Mucho más barato que LT también.

Parece que ya tienes lo que necesitas en la verruga de pared de 24 VAC 300mA.

El requisito de 500 mA de su sistema de 5V es lo suficientemente alto como para que esto realmente requiera un conmutador. Aún puede ejecutar los solenoides de los 24 VCA según lo previsto, pero también puede corregirlos y luego ajustarlos a 5 V para ejecutar el procesador. Los picos de seno de 24 VCA serán 34 V, por lo que debe diseñar el sistema para que funcione con hasta 40 V.

Debería haber muchos chips disponibles en el estante que pueden llevar hasta 40V y sacar 500mA a 5V. Estas cosas tienden a ser sorprendentemente caras (varios $ cada una), pero probablemente pequeñas en comparación con el costo de una sola válvula. Tratar con el calor de lo contrario tampoco es gratis. Es posible hacer rodar su propio convertidor y ahorrar un par de $, pero tomará más tiempo y probablemente no sea una buena idea si tiene que hacer preguntas básicas aquí.

El transformador con toma central no es una buena idea. 12V AC será 17V pico, con 15.5 después del puente de onda completa. Incluso si se dice que solo el promedio de 13 V después de la caída y la impedancia disminuyen, todavía hay que tratar con 4 vatios de calor. También es 4W menos disponible para los solenoides.

Definitivamente use un regulador de conmutación. Uso 34063, un regulador de conmutación barato y común. Hablando del controlador de la válvula de agua, tengo un diseño de código abierto en mi sitio web:

• Lista de piezas de OpenSprinkler e imagen de PCB

Mis pensamientos inmediatos:

• Tome el 24VAC, rectifíquelo con un puente rectificador de onda completa.
• Agregue un condensador de alisado adecuado.
• Tome una alimentación del 24 VCC y aliméntela a través de un LM317T con resistencias de ajuste de voltaje adecuadas (por ejemplo, 680Ω y 2KΩ iirc) y el condensador de salida.

Eso debería proporcionarle suficiente corriente para los solenoides y la MCU.

Si desea más corriente, solo use un transformador más carnoso que proporcione más de 300 mA. El LM317T puede manejar hasta 1.5A, si puede proporcionarlo.

Obviamente, hay circuitos de conmutación más 'eficientes', pero este es rápido y simple de armar.