DIY উচ্চ দক্ষতা 5V আউটপুট বাক কনভার্টার!: 7 ধাপ

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 07:56

আমি ইলেকট্রনিক্স প্রকল্পের জন্য LiPo প্যাক (এবং অন্যান্য উৎস) থেকে 5V পর্যন্ত উচ্চ ভোল্টেজ নামানোর একটি কার্যকর উপায় চেয়েছিলাম। অতীতে আমি ইবে থেকে জেনেরিক বক মডিউল ব্যবহার করেছি, কিন্তু সন্দেহজনক মান নিয়ন্ত্রণ এবং কোন নাম ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর আমাকে আত্মবিশ্বাসে পূর্ণ করেনি।

তাই, আমি সিদ্ধান্ত নিয়েছি যে আমি শুধু নিজেকে চ্যালেঞ্জ করার জন্য নয় বরং কিছু উপকারী করার জন্য আমার নিজের স্টেপ ডাউন কনভার্টার তৈরি করব!

আমি যা শেষ করেছি তা হল একটি বক কনভার্টার যার একটি খুব বিস্তৃত ইনপুট ভোল্টেজ পরিসীমা (6V থেকে 50V ইনপুট) এবং 1V লোড কারেন্ট পর্যন্ত 5V আউটপুট সব একটি ছোট ফর্ম ফ্যাক্টর। আমার পরিমাপের সর্বোচ্চ দক্ষতা ছিল 94% তাই শুধু এই সার্কিটটিই ছোট নয় বরং এটি ঠান্ডাও থাকে।

ধাপ 1: একটি বাক আইসি নির্বাচন করা

যদিও আপনি অবশ্যই মুষ্টিমেয় অপ-অ্যাম্পস এবং অন্যান্য সহায়ক উপাদানগুলির সাথে একটি বক কনভার্টার তৈরি করতে পারেন, আপনি আরও ভাল পারফরম্যান্স পাবেন এবং অবশ্যই যদি আপনি পরিবর্তে একটি ডেডিকেটেড বক কনভার্টার আইসি বেছে নেন তবে অনেকগুলি পিসিবি এলাকা সংরক্ষণ করবেন।

DigiKey, Mouser, এবং Farnell এর মত সাইটগুলিতে সার্চ এবং ফিল্টারিং ফাংশন ব্যবহার করে আপনার প্রয়োজনের জন্য উপযুক্ত আইসি খুঁজে পেতে পারেন। উপরের ছবিতে আপনি দেখতে পারেন একটি ভয়ঙ্কর 16, 453 টি অংশ মাত্র কয়েকটি ক্লিকে 12 টি অপশন পর্যন্ত সংকুচিত হয়ে গেছে!

আমি MAX17502F এর সাথে একটি ছোট 3 মিমি x 2 মিমি প্যাকেজে গিয়েছিলাম, তবে আপনি যদি উপাদানগুলি হাতে সোল্ডার করার পরিকল্পনা করেন তবে কিছুটা বড় প্যাকেজ সম্ভবত ভাল হবে। এই আইসির অনেক বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যার মধ্যে উল্লেখযোগ্য হল 60V* পর্যন্ত বড় ইনপুট পরিসীমা এবং অভ্যন্তরীণ শক্তি FETs যার অর্থ কোন বাহ্যিক MOSFET বা ডায়োডের প্রয়োজন নেই।

*লক্ষ্য করুন যে ভূমিকাতে আমি বলেছি এটি 50V ইনপুট ছিল তবুও অংশটি 60V পরিচালনা করতে পারে? এটি ইনপুট ক্যাপাসিটরের কারণে এবং যদি আপনার 60V ইনপুটের প্রয়োজন হয় তবে সার্কিটটি অনুসারে পরিবর্তন করা যেতে পারে।

ধাপ 2: আপনার নির্বাচিত আইসির ডেটাশীট চেক করুন

প্রায়শই, ডেটশীটে দেখানো একটি "সাধারণ অ্যাপ্লিকেশন সার্কিট" বলা হবে যা আপনি যা অর্জন করার চেষ্টা করছেন তার অনুরূপ হবে। এটি আমার ক্ষেত্রে সত্য ছিল এবং যদিও কেউ কেবল উপাদানটির মানগুলি অনুলিপি করতে পারে এবং এটি সম্পন্ন বলে, আমি নকশা পদ্ধতি অনুসরণ করার সুপারিশ করব (যদি সরবরাহ করা হয়)।

এখানে MAX17502F এর ডেটশীট রয়েছে:

পৃষ্ঠা 12 থেকে শুরু করে প্রায় এক ডজন খুব সহজ সমীকরণ রয়েছে যা আপনাকে আরও উপযুক্ত উপাদান মান চয়ন করতে সহায়তা করতে পারে এবং এটি থ্রেশহোল্ড মানগুলির কিছু বিবরণ সরবরাহ করতে সহায়তা করে - যেমন ন্যূনতম প্রবর্তন মান।

ধাপ 3: আপনার সার্কিটের জন্য উপাদান নির্বাচন করুন

অপেক্ষা করুন আমি ভেবেছিলাম আমরা ইতিমধ্যে এই অংশটি করেছি? ঠিক আছে, আগের অংশটি ছিল আদর্শ উপাদান মানগুলি খুঁজে বের করা, কিন্তু বাস্তব জগতে আমাদের অ-আদর্শ উপাদান এবং যে সতর্কতাগুলি আসে তার জন্য স্থির থাকতে হবে।

উদাহরণস্বরূপ, মাল্টি-লেয়ার্ড সিরামিক ক্যাপাসিটারস (এমএলসিসি) ইনপুট এবং আউটপুট ক্যাপাসিটরের জন্য ব্যবহৃত হয়। এমএলসিসির ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের উপর অনেক সুবিধা আছে - বিশেষ করে ডিসি/ডিসি কনভার্টারে - কিন্তু তারা ডিসি বায়াস নামক কিছু সাপেক্ষে।

যখন একটি MLCC তে DC DC ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়, তখন ক্যাপাসিট্যান্স রেটিং 60%পর্যন্ত নেমে যেতে পারে! এর মানে হল আপনার 10µF ক্যাপাসিটর এখন একটি নির্দিষ্ট ডিসি ভোল্টেজে মাত্র 4µF। আমাকে বিশ্বাস করবেন না? TDK ওয়েবসাইটটি দেখুন এবং এই 10µF ক্যাপাসিটরের বৈশিষ্ট্যযুক্ত ডেটার জন্য নিচে স্ক্রোল করুন।

এই ধরনের সমস্যার জন্য একটি সহজ সমাধান সহজ, শুধু সমান্তরালে আরো MLCC ব্যবহার করুন। এটি ভোল্টেজ তরঙ্গ কমাতেও সাহায্য করে কারণ ESR হ্রাস পায় এবং বাণিজ্যিক পণ্যগুলিতে দেখা যায় যা কঠোর ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণের চশমাগুলি পূরণ করতে হয়।

উপরের চিত্রগুলিতে MAX17502F মূল্যায়ন কিট থেকে একটি পরিকল্পিত এবং সংশ্লিষ্ট সামগ্রীর বিল (BOM) রয়েছে, তাই যদি আপনি একটি ভাল উপাদান পছন্দ করতে না পারেন তবে চেষ্টা এবং পরীক্ষিত উদাহরণ দিয়ে যান:)

ধাপ 4: স্কিম্যাটিক এবং পিসিবি লেআউটের জনসংখ্যা

আপনার প্রকৃত উপাদানগুলি বেছে নেওয়ার সময় এই উপাদানগুলি ক্যাপচার করার জন্য একটি পরিকল্পিত তৈরি করার সময় এসেছে, এর জন্য আমি EasyEDA বেছে নিয়েছি কারণ ইতিবাচক ফলাফলের সাথে আমি এটি আগে ব্যবহার করেছি। কেবলমাত্র আপনার উপাদানগুলি যুক্ত করুন, নিশ্চিত করুন যে তাদের সঠিক আকারের পদচিহ্ন রয়েছে এবং পূর্বে সাধারণ অ্যাপ্লিকেশন সার্কিটের মতো উপাদানগুলিকে একসাথে সংযুক্ত করুন।

একবার এটি সম্পূর্ণ হয়ে গেলে, "কনভার্ট টু পিসিবি" বোতামে ক্লিক করুন এবং আপনাকে টুলটির পিসিবি লেআউট বিভাগে নিয়ে আসা হবে। ইজিইডিএ সম্পর্কে অনলাইনে অনেক টিউটোরিয়াল আছে বলে আপনি যদি কিছু সম্পর্কে নিশ্চিত না হন তবে চিন্তা করবেন না।

পিসিবি লেআউট খুবই গুরুত্বপূর্ণ এবং এটি সার্কিটের কাজ না করার পার্থক্য করতে পারে। আমি দৃ strongly়ভাবে আইসি এর ডেটশীটে সমস্ত লেআউট পরামর্শ অনুসরণ করার পরামর্শ দিচ্ছি যেখানে পাওয়া যায়। পিসিবি লেআউট বিষয়ে এনালগ ডিভাইসগুলির একটি দুর্দান্ত অ্যাপ্লিকেশন নোট আছে যদি কেউ আগ্রহী হয়:

ধাপ 5: আপনার PCBs অর্ডার করুন

আমি নিশ্চিত যে এই মুহুর্তে আপনারা অনেকেই JLCPCB এবং PCBway- এর জন্য ইউটিউব ভিডিওতে প্রচারমূলক বার্তা দেখেছেন, তাই এটা অবাক হওয়া উচিত নয় যে আমি এই প্রচারমূলক অফারগুলির মধ্যে একটি ব্যবহার করেছি। আমি JLCPCB থেকে আমার PCB গুলি অর্ডার করেছি এবং তারা মাত্র 2 সপ্তাহ পরে এসেছিল, তাই শুধু আর্থিক দৃষ্টিকোণ থেকে তারা বেশ ভালো।

পিসিবির মানের জন্য আমার একেবারে কোন অভিযোগ নেই, কিন্তু আপনি এর বিচারক হতে পারেন:)

ধাপ 6: সমাবেশ এবং পরীক্ষা

আমি খালি পিসিবিতে সমস্ত উপাদানগুলি সোল্ডার করেছিলাম যা উপাদানগুলির মধ্যে আমার অতিরিক্ত রুমের সাথেও ছিল, তবে জেএলসিপিসিবি এবং অন্যান্য পিসিবি বিক্রেতাদের দ্বারা সমাবেশ পরিষেবা রয়েছে যা এই পদক্ষেপের প্রয়োজনীয়তা দূর করবে।

ইনপুট টার্মিনালে বিদ্যুৎ সংযোগ করা এবং আউটপুট পরিমাপ করা, আমাকে 5.02V দ্বারা অভ্যর্থনা জানানো হয়েছিল যেমনটি DMM দেখেছিল। একবার আমি পুরো ভোল্টেজ পরিসীমা জুড়ে 5V আউটপুট যাচাই করেছি, আমি আউটপুট জুড়ে একটি ইলেকট্রনিক লোড সংযুক্ত করেছি যা 1A কারেন্ট ড্র এর সাথে সমন্বয় করা হয়েছিল।

বাক এই 1A লোড কারেন্ট দিয়ে সোজা শুরু করে এবং যখন আমি আউটপুট ভোল্টেজ (বোর্ডে) পরিমাপ করি তখন এটি 5.01V ছিল, তাই লোড রেগুলেশন খুব ভাল ছিল। আমি ইনপুট ভোল্টেজ 12V এ সেট করেছি কারণ এই বোর্ডের জন্য আমার ব্যবহারের ক্ষেত্রে এটি ছিল এবং আমি ইনপুট কারেন্টকে 0.476A হিসাবে পরিমাপ করেছি। এটি মোটামুটি 87.7% দক্ষতা দেয় কিন্তু আদর্শভাবে আপনি দক্ষতা পরিমাপের জন্য চারটি DMM পরীক্ষার পদ্ধতি চাইবেন।

1A লোড কারেন্টে আমি লক্ষ্য করেছি যে দক্ষতা প্রত্যাশার চেয়ে কিছুটা কম ছিল, আমি বিশ্বাস করি এটি ইন্ডাক্টর এবং আইসি তে (I^2 * R) ক্ষতির কারণে। এটি নিশ্চিত করার জন্য, আমি লোড বর্তমানকে অর্ধেক সেট করেছি এবং 94%এর দক্ষতা পেতে উপরের পরিমাপটি পুনরাবৃত্তি করেছি। এর অর্থ হল আউটপুট কারেন্ট অর্ধেক করে পাওয়ার লস ~ 615mW থেকে কমিয়ে ~ 300mW এ নেমে এসেছে। কিছু ক্ষতি অনিবার্য হবে, যেমন IC এর ভিতরে ক্ষয়ক্ষতির পাশাপাশি শান্ত কারেন্ট, তাই আমি এখনও এই ফলাফলে খুব খুশি।

ধাপ 7: কিছু প্রকল্পে আপনার কাস্টম PCB অন্তর্ভুক্ত করুন

এখন আপনার একটি স্থিতিশীল 5V 1A সরবরাহ আছে যা 2S থেকে 11S লিথিয়াম ব্যাটারি প্যাক, অথবা 6V এবং 50V এর মধ্যে অন্য কোন উৎস থেকে চালিত হতে পারে, আপনার নিজের ইলেকট্রনিক্স প্রকল্পগুলিকে কিভাবে শক্তি দেওয়া যায় তা নিয়ে চিন্তা করার দরকার নেই। মাইক্রোকন্ট্রোলার ভিত্তিক হোক বা বিশুদ্ধরূপে এনালগ সার্কিট্রি হোক, এই ছোট্ট বক কনভার্টার সবই করতে পারে!

আমি আশা করি আপনি এই যাত্রাটি উপভোগ করেছেন এবং যদি আপনি এটিকে এতদূর নিয়ে এসেছেন, পড়ার জন্য আপনাকে অনেক ধন্যবাদ!