Ist es besser zu boosten oder zu bucken?

Ich mache einen Lötdampfabsauger aus einem alten PC-Lüfter (4-Pin-PWM), der von einem Mittelklasse-PIC angetrieben wird.

Der Lüfter benötigt 12 V bei max. 0,28 A für die Stromversorgung und 5 V PWM bei max. 5 mA, um die Drehzahl zu steuern. Ich betreibe den PIC also mit 5 V und benötige daher sowohl 5 V als auch 12 V zur Verfügung. Ich gehe davon aus, dass der PIC im Vergleich zum Lüfter nicht viel Strom verbraucht, obwohl ich vorhabe, auch einen IR-Näherungssensor zu haben, damit ich die Lüftergeschwindigkeit erhöhen kann, wenn sich meine Hände zu dem bewegen, was ich löte, und dann wieder herunterfahren, wenn Ich bin fertig.

Ich habe mich noch nicht entschieden, ob ich eine Steckdose oder Batterien verwenden soll, würde aber gerne die Vor- und Nachteile der verfügbaren Optionen kennen.

Als Beispiel nehme ich an, dass ich das System mit einer 5-V-Wandsteckdose versorgen und einen DC-Aufwärtswandler verwenden könnte, um die 12 V für den Lüfter zu erhalten.

Oder ich könnte das System mit einer 12-V-Wandwarze versorgen und einen DC-Abwärtswandler verwenden, um 5 V für den PIC usw. zu erhalten.

Welche Kriterien gibt es, abgesehen von den Kosten und der Verfügbarkeit von Teilen, um sich für den einen oder anderen Weg zu entscheiden? Dies ist ein einmaliges persönliches Projekt, daher sind kommerzielle Erwägungen weniger wichtig (obwohl immer noch interessant). Ich denke, es kann praktische Probleme geben, die mir nicht bekannt sind (z. B. Rauschen zwischen Stromschienen, Effizienz?).

Könnte mir jemand einen Einblick geben, wie diese Entscheidungen getroffen werden?

Weder. Verwenden Sie für 5 oder 10 mA einen Linearregler von 12 V bis 5 V. Unter 10 mA ist es nicht weniger effizient als ein Dollar, und es wird einfacher sein.
@BrianDrummond Danke - Ich hatte ursprünglich lineare Regler abgezinst, weil ich dachte, sie seien weniger effizient als Geld. Ab wann ist ein Wechsel sinnvoll? Ich meine 10mA ist ok, aber 20mA nicht? 100mA? Wo ist die Grenze gezogen?
@BrianDrummond, warum wäre ein Linearregler unter 10 mA besser, wäre er nicht immer weniger als ~ 40% effizient?
Aber ich stimme zu, ein Linearregler von 12 V bis 5 V ist die einfachste Lösung.
Es geht nicht nur um die Schlagzeilen-Effizienzzahl von Linear vs. Switching, sondern auch um die Kosten der Komponenten für das eine vs. das andere, und dass Linear schnell anfängt, Wärme zu erzeugen, die behandelt werden muss, was Geld kostet und die Zuverlässigkeit beeinträchtigt. Es gibt keine mA-Zahl dafür, wo das Umschalten dem linearen vorzuziehen ist, viele Variablen in jedem Szenario.
Schauen Sie sich die Effizienz von Schaltreglern an: Sie fallen normalerweise bei niedrigen Strömen ab, weil sie selbst etwas Strom aufnehmen - vielleicht so viel wie Ihr PIC.
Warum sich von Anfang an mit der variablen Geschwindigkeit beschäftigen? Lassen Sie den Lüfter einfach immer auf Hochtouren laufen und sparen Sie Zeit für Ihre „echten“ Projekte.
@whatsisname Guter Punkt, aber die variable Geschwindigkeit ist Teil des Spaßes! Es ist nützlich, aber auch Teil meines Lernprozesses, etwas PWM- und IR-Sensorik zu bekommen, um das stückweise Wissen, das ich mir in meiner Freizeit aneigne, zu erweitern.

Antworten (2)

Für diese Anwendung wäre ein Abwärts- oder Aufwärtswandler zu viel des Guten. Ihre beste Option wäre wahrscheinlich, eine 12-V-Quelle zu haben und sie dann mit einem Linearregler separat auf 5 V herunterzufahren. Billig, wenige Teile, höchstwahrscheinlich Teile, die Sie bereits haben usw.

Das Abfallen der Spannung mit einem linearen Regler erzeugt Wärme basierend auf dem durch den Regler gezogenen Strom und der abfallenden Spannung. Dies sollte kein Problem sein, da der PIC wahrscheinlich nicht viel Strom ziehen wird.

Eine einfache "Schummel" -Methode, um die Spannung so weit abzusenken, dass der Regler keinen großen Spannungsabfall aufweist, besteht darin, eine oder mehrere Dioden vor den Regler in Reihe zu schalten und sie zu verwenden, um die Spannung um ~ 0,7 V zu senken 1,4 V je nach Diode. Das Absenken der Spannung auf 7 V für einen 5-V-Regler sollte in Ordnung sein und genügend Spielraum für den Ausfall des Reglers lassen. Wieder einfaches Design und Teile, die Sie leicht aus dem Regal finden oder sogar aus alten Sachen retten können.

Beifall

Ich mag den "Cheat", danke! Wäre eine Diode in Ordnung? Ich habe jede Menge 1N4148, aber ich bräuchte sieben in Reihe, um ~ 5 V abfallen zu lassen. Vielleicht wäre es trotzdem sinnvoll, eine LED in Reihe zu schalten, damit ich sehen kann, wann sie mit Strom versorgt wird?
@RogerRowland Wenn Ihr maximaler Strom ~ < 20 mA beträgt, ist es eine praktikable Idee, mit einer LED zu arbeiten (erwarten Sie eine Vd von etwa 2 V). Beachten Sie jedoch, dass normale Dioden zwar üblicherweise im Bereich von 1 A bewertet werden, herkömmliche LEDs jedoch (je nach Größe und Farbe) für einen Bereich von etwa 10 mA ausgelegt.
Vaxquis hat Recht, Sie würden am besten Leistungsdioden verwenden, deren Nennstrom typischerweise etwa 1A beträgt. Sie können auch eine Zenerdiode verwenden, um die Spannung zu senken, wenn Sie einen Zener haben. Ich empfehle, einfach zu versuchen, einige 2 $ Dioden der 1n400x-Serie von Radioshack zu kaufen, wenn Sie eine finden, die noch offen ist. Sie haben eine große Auswahl an Leistungsdioden auf Lager, und alle sollten den auf der Verpackung angegebenen Durchlassspannungsabfall aufweisen.
Bitte beachten Sie, dass der Diodentrick den Wirkungsgrad nicht verbessert, da die Verlustleistung einfach von der linearen Versorgung auf die Dioden verlagert wird. Es bedeutet einfach, dass das Linear nicht so heiß wird.

Wenn das 5-V-System einen niedrigen Strom hat (dh 10 mA, wie man von einer kleinen PIC-MCU erwartet, die nicht viel tut), wäre sogar ein 12-V-zu-5-V-Linearregler in Ordnung, um die Elektronik mit Strom zu versorgen, und dann ein Logikpegel- Gate-MOSFET, der von einem PIC-GPIO angesteuert wird, mit Low-Side-Antrieb des Lüfters von der 12-V-Versorgung, sollte gut funktionieren (ich schlage vor, den Lüfter ebenfalls mit Strom zu versorgen, und sich nicht nur auf sein PWM-Eingangssignal zu verlassen, um ihn zu steuern - nicht alle Lüfter mit integrierter PWM-Geschwindigkeitssteuerung (im Gegensatz zur eigentlichen PWM-Steuerung der Leistungsaufnahme des Lüfters) können bis hinunter zur Drehzahl Null gesteuert werden).

Wenn andererseits eine andere 5-V-Schaltung Ihren Strom auf beispielsweise> 100 mA erhöht und Sie 7 V absenken, sind das 700 mW oder mehr, eine nicht unerhebliche Wärmemenge, mit der Sie fertig werden müssen, erfordert wahrscheinlich einen Kühlkörper. was zusätzliche Kosten und Größe bedeutet. In diesem Fall könnte ein Abwärtsschalter für die Elektronik vorzuziehen sein. Insbesondere wenn Ihre MCU rein digital war (keine analoge Funktionalität erforderlich), könnte ein relativ billiger und lauter Abwärtsschalter, der 5 V bei 100 mA mit 100 mVpp Rauschen bereitstellt, akzeptabel sein. Mit 80-90 % Buck-Switcher-Effizienz benötigen Sie bei solch niedrigen Strömen nur die billigsten und leichtesten Switcher-Komponenten mit Stromfähigkeit.

Generell gilt: Buckeln ist besser als Boosten, wenn man die Wahl hat – und hier hat man die Wahl. Dieser Lüfter verbraucht fast 4 Watt (12 V * ~ 0,3 A). Wenn Sie also diese 12 V aus einer 5-V-Versorgung von einem Aufwärtswandler ableiten (der ebenfalls einen Wirkungsgrad von etwa 80-90 % hat), bedeutet dies, dass fast 1,0 Ampere von der 5-V-Versorgung benötigt werden aus Sicht der Herstellung eine teurere Stromversorgungsoption - Transformator & Brückengleichrichter & Induktor & MOSFETs mit höheren Nennströmen usw. Es ist nicht schlecht, nur nicht so wünschenswert im Vergleich zur 12-V-Option.

Sehr nützlich, danke - ich hatte nicht in Betracht gezogen, den PIC zu verwenden, um die Stromversorgung des Lüfters umzuschalten. Das Datenblatt impliziert, dass PWM mit weniger als 20% Einschaltdauer den Lüfter stoppt, aber kein Schaden, der in Zukunft einen anderen Lüfter ermöglicht. Es scheint, dass es besser wäre, meine Leistungsanforderungen sorgfältig zu testen und zu messen, bevor ich mich entscheide. Wie auch immer, +1, sehr dankbar.
Ist es besser zu boosten oder zu bucken?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v