Welche Methode oder Komponente eignet sich am besten, um 42 auf 3,3 V zu regeln?

Ich verwende einen 36-V-Akku (10 s 2,5 A, jede Zelle 3,6 V). Seine maximale Spannung beträgt 42 V. Ich verwende einen STM32-Mikrocontroller, dessen Eingang 3,3 V beträgt.

Ich entwerfe eine Leiterplatte, bei der die Stromversorgung aus dem Akku (42 V) erfolgt. Ich möchte den STM32-Mikrocontroller über das Netzteil mit Strom versorgen.

Ich möchte 42 auf 3,3 V regeln, damit ich meinen STM32-Mikrocontroller mit Strom versorgen kann.

Welche Methode ist am besten, um es entweder mit einem Regler oder einem Abwärtswandler basierend auf dem PCB-Design umzuwandeln?

Batteriespezifikation: 10s1p

  • Akku-Nennspannung: 36 V
  • Maximale Akkuspannung: 42 V
  • Akkustrom: 2500 mAh

Mikrocontroller-Spezifikation: STM32F401RCT6

  • Versorgungsspannung: 3,3 bis 3,6 V
  • Versorgungsstrom: 100 bis 160 mA

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Welche Methode oder Komponente ist am besten, um 42 V zu regeln, damit ich meinen Mikrocontroller mit 3,3 V versorgen kann?

Hast du dich mal mit Abwärtswandlern beschäftigt? Wenn ja, was haben Sie gefunden? Hast du es mal mit TI Webench versucht?
Wenn Sie die Möglichkeit haben, die Spannung zwischen den Bayterien abzugreifen, wäre dies die beste Wahl.

Antworten (9)

Ich mag den LT8631 (1 Ampere bei 3,3 Volt und Eingangsspannungsbereich bis 70 Volt): -

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Oder vielleicht der LT8630: -

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Oder möglicherweise der LTC7138: -

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Oder wählen Sie Ihren eigenen Abwärtswandler mit dem Auswahltool von Analog Device .

Vielen Dank, ich habe LTC3638 ausgewählt. Darf ich wissen, was die wichtigsten Dinge sind, die wir wissen müssen, wenn wir den Abwärtswandler auswählen?
Hauptsache er hat im Vergleich zu einem Linearregler eine sehr ordentliche Energieeffizienz.
@Muthu Ich habe immer festgestellt, dass Analog Devices die teuersten Sachen haben, und sie enttäuschen hier sicherlich nicht. Für weniger Geld erhalten Sie den MAXM15062, der keine externen Komponenten benötigt und dennoch ein sehr kompaktes Paket ist
Meiner Erfahrung nach zahlen Sie für das, was Sie bekommen, und ja, sie sind teurer (und damit auch das, was Linear Tech vor ADI erworben hat), aber ich bin fest davon überzeugt, dass es sich bei Netzteilchips lohnt, für eine höhere Leistung zu bezahlen als das, was erwartet wird, um Zuverlässigkeit zu erhalten.

Ein Abwärtswandler ist der beste Ansatz

Eine lineare Reglerschaltung muss im schlimmsten Fall 42 V auf 3,6 V = 38,4 V absenken. Bei 160 mA beträgt die Verlustleistung des Reglers 6,14 W.

Andererseits senkt ein Abwärtswandler die Spannung auf das erforderliche Niveau mit möglicherweise 90 % Wirkungsgrad (weniger Energieverschwendung als Wärme) und reduziert den Stromverbrauch wahrscheinlich auf 3,6/42 * 160 mA = 13,7 mA, sodass Ihre Batterie die Schaltung 11,67 Mal mit Strom versorgen kann so lange.

https://www.monolithicpower.com/en/products/dc-dc-power-conversion/switching-regulators/step-down-buck/converters/vin-max-48v/mp2492.html oder ähnliches könnte dies tun.

Bei dieser Ableitung wird die Wärmeabfuhr ein noch größeres Problem sein als die Batterielebensdauer.

Die beste Methode ist die Verwendung eines Schaltreglers mit Buck-Topologie.

Zum Beispiel hat Analog Devices LT3437 eine Referenzschaltung/Beispiel für Ihre Anwendung

Ein Abwärtswandler ist die richtige Lösung, und viele der in anderen Antworten vorgeschlagenen Chips sind einfach zu verwenden, da die Datenblätter bereits Designs enthalten, die Sie einfach verwenden können. Aber es erfordert immer noch ein PCB-Layout und andere Designarbeiten.

SHR05-Diagramm aus Datenblatt

Die einfachste Lösung ist die Verwendung eines vorgefertigten Abwärtswandlermoduls. Zum Beispiel kann SRH05S3V3 3,3 V bei bis zu 500 mA aus einer Eingangsspannung irgendwo zwischen 9 V und 72 V liefern. Es hat nur drei Pins: Vin, Vout, GND. Auch die Eingangs- und Ausgangskondensatoren sind optional, da das Modul kleine Kondensatoren integriert hat.

SHR05-Foto

Gibt es irgendwelche Nachteile wie Effizienz oder Leistung?
Seien Sie vorsichtig mit solchen Geräten. Sie neigen dazu, sehr laut zu sein - in diesem Beispiel ~ 75 mVpp Welligkeit am Ausgang. Wahrscheinlich gut für eine MCU, aber nicht gut für analoge Teile (einschließlich PLLs, ADCs, DACs usw.). Sie neigen auch dazu, einen schlechten Wirkungsgrad zu zeigen
@TomCarpenter: Wie wäre es, ein solches Gerät zu verwenden, um 5,0 V zu erzeugen, und dann einen Linearreglerregler dafür zu verwenden? Der Wirkungsgrad wäre nicht so toll, würde aber wahrscheinlich immer noch das 5-fache eines Linearreglers von 36 V betragen.
@supercat Sie können, aber beachten Sie den Ausfall und das PSRR am Linearregler. Schaltharmonische sind hoch genug, dass der Regelkreis des Linearreglers nicht rechtzeitig reagieren und direkt durchgehen kann. Wenn es also auf geringes Rauschen ankommt, werden Kappen und Ferrite benötigt.

Wenn Sie insbesondere viele davon herstellen und sich Gedanken über die Kosten machen, sollten Sie den XL Semi XL7015 in Betracht ziehen , der nur etwa 25 Cent in 100 kostet, etwa 1/20 der Kosten der LTC-Boutique-Teile.

Der typische Wirkungsgrad beträgt nur etwa 70 % bei 36 V Eingang und 160 mA Ausgang gegenüber 85 % für den LTC-Teil, sodass der Batterieverbrauch etwas kostet (etwa 0,08 W mehr Verlust). Es gibt auch weniger Spannungsspielraum und es ist ein physisch größeres TO-252-5-Teil. Auf der positiven Seite ist es in der Lage, viel mehr Ausgangsstrom zu liefern.

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Ich denke, Sie können handelsübliche BECs für 10S finden - oder sogar noch höher. Wenn Sie vorhaben, Ihr eigenes Ding zu bauen, müssen Sie den Spannungsabfall berücksichtigen, der mit der Erschöpfung der Batterie auftritt. BECs werden speziell für diesen Zweck gebaut, daher der Name (Battery Eliminating Circuit).

Da Ihr Eingangsakku 36 V hat, kommt ein linearer Spannungsregler nicht in Frage (obwohl dies aufgrund der geringen Stromaufnahme möglich ist).

Bei einem linearen Spannungsregler wäre die Verlustleistung (Vin-Vout)*Iout. Wenn beispielsweise die verbrauchte Stromstärke 1 A beträgt, dann (36-3,3) * 1 = 32,7 W verschwendeter Strom.

Die beste Option wäre ein Abwärtswandler (Schaltnetzteil), der die Spannung am Ausgangskondensator überwacht und bei Bedarf wieder auflädt. Der Wirkungsgrad solcher Stromrichter ist ziemlich hoch.

Wenn Sie nach einer sehr kostengünstigen Lösung suchen, sehen Sie sich das Datenblatt LM2596 an .

Der Stromverbrauch der MCU ist sehr gering und es gibt viele andere Lösungen auf dem Markt.

Ich denke, indem ich zwischen den beiden Komponenten einen Widerstand mit einem Wert von 15 - 16 K (Ohm) mache.

Willkommen auf der Seite :-) Dies ist jedoch eine sehr kurze Antwort für Stack Exchange. Sie haben nicht erklärt, wie die Verwendung eines solchen Widerstands bei variierender Last eine stabile "Ausgangsspannung" erzeugen würde (Hinweis: Dies würde nicht der Fall sein), und Sie haben auch keine anderen Probleme mit diesem Ansatz erläutert, z. B. Effizienz und Leistungsverlust im Widerstand usw. Ich empfehle Ihnen, die höher bewerteten Antworten zu lesen, um die Qualität und den Detaillierungsgrad zu sehen, die hier gut ankommen. Machen Sie einige Berechnungen, um zu sehen, wie Ihre Antwort in der Praxis funktionieren würde, und Sie werden einige große Probleme damit sehen :-( Bitte lesen Sie auch die Tour und das Hilfezentrum . Danke

Die einfachste Antwort meines Wissens ist die Verwendung einer Zenerdiode mit 3,3 Volt. Sie benötigen auch einen Widerstand, um den Strom zu begrenzen, der durch die Diode und zum Mikrocontroller fließt!

Das ist ein einfacher Weg, aber sicherlich kein guter Weg. Haben Sie in den anderen Antworten Diskussionen über Effizienz bemerkt? Linearregler sind sehr ineffizient, weshalb jeder Schaltregler empfohlen hat. Ihr vorgeschlagener Zenerdiodenregler ist weniger effizient als ein Linearregler.
Und bei einem Spannungsabfall von bis zu 41 Volt oder so wird ein Linearregler heiß .