¿Cómo hacer la transición de usar reguladores de voltaje lineal a conmutador?

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Me gustaría comenzar a utilizar reguladores de voltaje de conmutación como el LM2575 en el Arduino -como los tableros que diseño, en lugar de los reguladores lineales que suelo usar, como LM7805 y LM7812, principalmente para evitar el sobrecalentamiento.

Sin embargo, me resulta un poco difícil hacer la transición, ya que hay algunas cosas más de las que preocuparse cuando se usan reguladores de voltaje de conmutación en tales diseños. Los siguientes son algunos de los obstáculos que he encontrado al estudiar la hoja de datos del LM2575:

  • Selección del inductor basada en el voltaje y la corriente máximos;
  • problemas de diseño de PCB, como la puesta a tierra de un solo punto y la construcción del plano de tierra;
  • Modos de operación continuos y discontinuos (cuándo seleccionar cada modo).

¿Podría alguien proporcionar algunas pautas para los principiantes como yo, a quienes les gustaría hacer la transición de reguladores lineales a conmutadores? ¿Hay trampas o situaciones peligrosas para evitar?

Editar: Para ser más específicos, tengo tres ejemplos con los que me gustaría recibir ayuda:

  1. Tengo una entrada de 15 a 18 V y quiero que el regulador produzca 0,8 a 1,0 A a 12 V. Pero durante la operación, la carga puede requerir menos corriente (cuando se iluminarán menos pantallas de 7 segmentos). ¿Qué inductor debo usar para esa situación? ¿Debo seleccionar el inductor para el modo de operación continua y discontinua?

  2. ¿Cuál sería una buena opción de inductor, capacitores de entrada y salida si quisiera reemplazar el regulador lineal LM7805 para un LM2575 @ 5V en una placa serie Arduino de una sola cara (S3V3 - Severino).

  3. ¿Tendré que preocuparme por el EMI de un receptor de RF en la misma placa que utilizo el LM2575?

pregunta Ricardo

2 respuestas

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Las respuestas a 1 y 2 deben provenir principalmente de la hoja de datos de cualquier chip de fuente de alimentación de conmutación que planee usar. Primero debe asegurarse de que el chip esté diseñado para su voltaje de entrada, voltaje de salida y corriente máxima. Después de eso, debes seguir las instrucciones con cuidado.

Este tipo de chips están diseñados asumiendo un cierto rango de partes externas a ellos. La hoja de datos le dirá lo que es aceptable e incluso puede darle alguna orientación sobre qué valores utilizar en un rango de parámetros. Por ejemplo, la hoja de datos podría recomendar un inductor más grande para la mitad superior del rango de voltaje de entrada. Sin embargo, es probable que elija un chip porque sus características máximas superan sus requisitos por un margen razonable. En ese caso, siga las recomendaciones para el caso máximo, ya que efectivamente será lo que usará. Algunas hojas de datos suponen esto y solo le dan un conjunto de valores recomendados. Sólo tienes que seguirlos.

En cuanto a la pregunta 3, sí, cambiar las fuentes de alimentación puede causar más EMI. El truco principal es mantener todas las corrientes de bucle locales localizadas en el subcircuito de la fuente de alimentación y mantener estos bucles físicamente pequeños. Esto significa comenzar con un buen diseño, luego enrutar cuidadosamente las redes clave. Haga una red de tierra local separada para el conmutador, luego ate eso a la tierra principal en un solo lugar , probablemente justo en el lado de tierra del capacitor de salida. Esto mantiene la corriente de bucle a través del diodo, el inductor y la tapa de salida localizados y fuera de su plano principal de tierra. Solo la corriente neta suministrada debe fluir a través de los puntos de alimentación eléctrica y de tierra desde la subsección de fuente de alimentación.

    
respondido por el Olin Lathrop
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Creo que la forma más fácil de hacer una transición es usar un Módulo de fuente de alimentación . El OKI-78SR puede ser particularmente bueno ya que se supone que es una gota en el reemplazo de A Reguladores lineales de la serie 78XX

    
respondido por el Kvegaoro

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