如何从非稳压 5V 电源创建稳压 5V 电源

电器工程 电源 直流-直流转换器
2022-01-21 23:13:13

我有一个项目涉及特定的单板计算机* 和数百个WS2812B“智能”RGB LED *,全部由 5V 电源供电。

我有一个 5 伏 15 安培的非稳压电源。虽然 LED 可以使用非稳压电源,但我使用的微控制器在电压不稳定时往往会出现问题。

由于我想从一个电源运行它,我想从未调节的 15A 5V 电源创建大约 1 安培的稳压 5V 电源。

我想在 PCB 上构建这个电源转换器,所以我正在寻找我可以实现的设计,而不是预制板。我的最终设计将是一个 Pi 帽子,也就是说,它将夹在 Pi 的 GPIO 端口上并位于顶部。

这将全部手动焊接(通孔或表面贴装),因此理想情况下它不会涉及比需要更多的零件。这是一次性的,所以虽然成本是一个问题,但我并不是想节省几分钱。

我可以在我的板上构建什么类型的电源转换器电路来做到这一点?仅转换 1 安培会遇到严重的散热问题吗?

我不是要求任何人为我设计这个,而是指出我正确的方向。


*WS2812B 是集成在 5050 封装中的“智能”串行数据控制 LED RGB 光源。连接是数字串行输入和输出加上 5V 和接地。引脚。它还包括一个精密内部振荡器和(内部产生的)12V 恒流驱动器。设备是串联的(Dout 到下一个 Din),在单个串联连接上允许多达 1024 个设备和 5 米长的串。
有关更多详细信息,请参见此处的数据表

*树莓派 2 B

4个回答

您想要的被称为“非反相降压-升压转换器”。有几种不同的开关模式转换器拓扑可以实现这一目标。

不幸的是,它们都比简单的降压转换器(仅降压)或升压转换器(仅升压)更复杂。

一个快速的谷歌发现了一个比较选项的 Ti appnote。http://www.ti.com/lit/an/slyt584/slyt584.pdf

National Semiconductor 有一个名为 webbench 的在线工具,可以为您设计这些东西。我发现它的唯一缺点是它喜欢选择要焊接的 PITA 零件。

XL6009转换器的数据表有几个参考原理图,其中一个用于同相升压-降压转换器:

在此处输入图像描述

根据上面的公式,您必须通过用 3.0K 电阻器替换 R2 来调整它以输出 5V 而不是 12V。输入范围取决于输出电压和电流,因此您的未稳压 5V 电源应在 5V 稳压输出的范围内。

当您可以以不到 10 美元的价格购买小型升压-降压转换器时,为什么要自己构建一个呢?我对此有相当积极的体验它小巧、低调,易于焊接(角落有 4 个孔,2 个用于输入,2 个用于输出): 在此处输入图像描述

仅供参考,这个东西的尺寸是 44x21x13mm,所以它很可能适合您的定制 PCB 和 RPi。

我的 2012-2013 覆盆子 pi 被宣传为需要“5V 调节”,结果证明需要 4.88 到 5.02 V 才能启动并且 >4.4V 才能继续运行。由于您的 15A 主电源有时可能会暂时超过 5.02 伏,我不相信它。

如果你可以容忍一些绿色 LED 一直亮着,你可以使用一些作为 4.9 伏特的“溢出”,并带有与 rPi 平行的绿色对,从大约 4.8V 的最小亮度阈值到非常亮的5.2V。从您的 15A 电源中,将一段 2Amp 额定电缆连接到您的“溢流调节器”板,其中仅包含一对绿色 LED,它们中的数量足以将 Amp 倾倒在 5.2V,尽管通常它们应该使用更少。目标是让它在关闭 rPi 的情况下在该板上稳定到接近 5V。如有必要,请使用更长的 2A 电源线(因为它的电阻)。根据它是哪种未经调节的 15A 电源,您可能还需要在“溢流调节器”板上安装一个大电容器。从 5V rms 未稳压整流(最差的未稳压类型之一),

接下来,您需要从该板到 pi 的“0”和“+5”线的足够长的 2A 额定线,可能在那里有一个开关,并在这些电源线中瞄准 1/20 到 1/8 欧姆。(大多数万用表不能正确测量那么低)。打开 rPi 应该会使果岭明显变暗,并在 rPi 上为您提供稳定的 4.9V。

请在此处和 rPi 论坛上发布 TP1 和 TP2 之间的测量电压,因为我预计它需要 4.9 伏(被宣传为“5”)