Desain catu daya 24VAC / 5VDC

Saya berencana membuat pengontrol katup air menggunakan MCU dan satu set katup yang dikontrol solenoid. Solenoida dijalankan pada 24VAC (lonjakan 40mA, holding 20mA).

MCU ada di papan yang menarik ~ 100mA, dan memiliki regulator on-board, jadi saya dapat memasoknya baik 5V secara langsung (melewati regulator) atau 6-12V melalui regulator on-board. Saya juga ingin menjalankan beberapa perangkat 5V lainnya (yaitu sensor, layar, beberapa LED, dan yang lainnya), jadi katakanlah saya membutuhkan 500mA dari 5VDC yang diatur.

Saya secara teoritis dapat mengambil output yang diperbaiki / disaring dari transformator 24VAC dan mengaturnya ke ~ 12V dan menggunakan regulator onboard untuk mengatur lebih lanjut ke 5V, tapi saya akan membuang BANYAK kekuatan (komparatif) sebagai limbah panas. Regulator saya perlu dipanaskan dan mungkin didinginkan secara aktif (ini semua akan masuk dalam kotak di garasi di mana ia akan secara teratur sampai ~ 110F ...). Saya juga mempertimbangkan untuk menggunakan regulator switching alih-alih regulator linier, tapi saya punya pengalaman NOL dengan itu, dan saya tidak akan tahu bagaimana menyusun skema untuk melakukan apa yang saya inginkan, atau apakah itu realistis secara teoretis. sebagai ide regulator linier.

Saya telah bermain-main dengan gagasan menggunakan transformator 24VAC yang disadap pusat dan meluruskan / mengatur 12V dari pusat tekan ke 5VDC untuk menjalankan MCU dan menggunakan 24VAC melintasi output penuh untuk menggerakkan solenoida.

Apakah ini desain yang sesuai? Apakah boleh menggunakan keran tengah dengan cara ini?

Solusi Anda dimulai sebagai tertahankan (5V pada 100mA) tetapi akhirnya benar-benar tidak dapat diterima pada 500 mA. Anda mengatakan "kutil dinding" Anda memiliki peringkat 300 mA. Ketika Anda memasok tegangan menggunakan regulator linier, arus masuk sama dengan arus keluar - regulator menjatuhkan perbedaan tegangan. Jadi di sini jika Anda menggambar 500 mA pada 5V Anda harus menyediakan 500 mA pada 12V atau 24V. Trafo akan kelebihan beban dalam kedua kasus.

Jika peringkat seperti yang Anda katakan maka solusi yang berpotensi dapat diterima adalah dengan menggunakan regulator switching (SR) yang beroperasi dari 24V masuk. .$5V \times 500 mA = 2.5 W$

. Jika SR 80% efisien (mudah dicapai) yang naik menjadi 260 mA. Karena hal itu mungkin merupakan persyaratan sesekali, arus total pada 24V mungkin akan dapat diterima dengan pasokan 300 mA - tergantung pada berapa banyak solenoida yang ingin Anda pertahankan.$24V \times 5 W =~ 210 mA$

Jika Anda beralih hanya satu solenoid pada sekaligus drain saat ini dengan N diaktifkan adalah . Arus lonjakan pada dasarnya tidak penting.$20 \times N + 20 mA$

Jika Anda menginginkan lebih dari 3 atau 4 solenoida maka tiriskan saat ini pada 5V mungkin perlu dibatasi.

misalnya

• 10 solenoida pada 20 mA = $200 mA$
• Saldo = $300mA-200mA = 100 mA$
• Tersedia saat ini pada 5V pada efisiensi 80% = , mengatakan400mA.$100 mA \times \frac{24}{5} \times 0.8 = 384 mA$$400 mA$

Perhatikan bahwa ketika regulator switching digunakan, menggunakan tegangan input yang lebih tinggi akan menghasilkan pembuangan arus input yang lebih sedikit. Oleh karena itu lebih baik di sini untuk menggunakan pasokan 24V penuh.

Perhatikan juga bahwa jika transformator adalah 24 VAC asli maka DC yang diperbaiki akan menjadi sekitar "sedikit" = 30 V $24 VAC \times 1.414 - 1.5V -$$~= 30 VDC$

Karena:

• $VDC_{peak} = VAC_{RMS} \times \sqrt{2} ~= VAC \times 1.414 ~= 34 V$ .

• Penyearah jembatan penuh akan turun sekitar 1.5V.

• 34 VDC adalah tegangan puncak dan DC yang tersedia akan sedikit lebih rendah - tergantung pada beban. Akan ada "sedikit" dari riak dan kabel kehilangan dan trafo terkulai dan ...

$\frac{30}{5} \times 0.8 = 4.8:1$

misalnya

• untuk 48 mA pada 5V Anda perlu 10 mA pada 30V.
• untuk 480 mA pada 5V Anda perlu 100 mA pada 30V.

Jadi Anda akan mendapatkan 10 solenoida plus hampir 500 mA di 5V DC :-)

Salah satu solusi dari banyak:

Ada banyak IC dan desain SR. Di sini, regulator uang sederhana akan cukup. Anda dapat membeli unit komersial atau "roll sendiri". Ada banyak IC modern tetapi jika biayanya mahal, Anda bisa melihat MC34063 lama. Tentang IC regulator switching termurah yang tersedia dan mampu menangani topologi apa pun. Ini akan menangani tugas ini tanpa semikonduktor eksternal dan minimum komponen lainnya.

MC34063. $ US0,62 dari Digikey dalam 1's. Saya membayar sekitar 10 sen masing-masing dalam 10.000 qauntity di Cina (sekitar setengah harga Digikey).

Gambar 8 di lembar data yang dirujuk di bawah ini merupakan "pasangan yang cocok" dengan kebutuhan Anda. Di sini 25 VDC masuk, 5V pada 500 mA keluar. 83% efisien. 3 x R, 3 x C, dioda, induktor. Ini akan bekerja tanpa perubahan pada 30 VDC di.

Lembaran data - http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/mc33063a.pdf

Harga - http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=296-17766-5-ND

• Ditambahkan:

Gambar 8 dalam lembar data LM34063 menunjukkan SEMUA nilai komponen kecuali untuk desain induktor (hanya induktansi yang diberikan). Kami dapat menentukan induktor untuk Anda dari Digikey (lihat di bawah) atau di mana pun dan / atau membantu Anda mendesainnya. Pada dasarnya ini adalah inducor 200 uH yang dirancang untuk penggunaan power switching umum dengan arus saturasi katakanlah 750 mA atau lebih. Hal-hal seperti frekuensi resonansi, resistansi dll. TETAPI cenderung baik-baik saja di bagian mana pun yang memenuhi spesifikasi dasar. ATAU Anda dapat memutar sendiri sedikit saja pada misal inti Micrometals. Merancang perangkat lunak di situs mereka.

Dari Digikey $ US0.62 / 1. Persediaan. Bourns (yaitu bagus).

Harga: http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=SDR1005-221KLCT-ND

Lembar Data: http://www.bourns.com/data/global/pdfs/SDR1005.pdf

Spek yang sedikit lebih baik

• $ US0,75 / 1.

• Permukaan gunung.

• Bourns.

• http://www.bourns.com/data/global/pdfs/sdr1305.pdf

Bahkan jika Anda menggunakan solusi tap pusat Anda akan menginginkan regulator switching; sebuah regulator linier masih akan menghilangkan 5W, dan itu tidak sepadan. Saya akan kembali ke switcher sebentar lagi.
Jika Anda akan menggunakan transformator yang disadap tengah, Anda harus mengingat dua hal:

1. Anda tidak dapat menggerakkan solenoida secara langsung melalui triac yang tidak berinsulasi , karena ground catu daya Anda berada di tengah-tengah tegangan AC. Tetapi melihat pertanyaan ini saya kira Anda ingin menggunakan SSR , jadi tidak apa-apa. Relay elektromekanis juga bisa digunakan.
2. Transformator tengah yang disadap + penyearah gelombang penuh tidak terlalu efisien untuk transformator, karena transformator hanya menggunakan setengah dari transformator setiap saat. Jadi Anda akan membutuhkan transformator yang lebih besar (dan karenanya lebih mahal).

The Prinsip kerja beralih sedikit lebih rumit daripada regulator linier, tapi tidak sangat sulit. Berkat keunggulan mereka menawarkan efisiensi tinggi, mereka digunakan di mana-mana akhir-akhir ini, dan ada banyak regulator yang tersedia . Olin menyebut Teknologi Linier , mereka salah satu pemimpin di bidang ini. Mereka bukan yang termurah, tetapi jika Anda hanya perlu 1 itu tidak masalah sebanyak 100k / tahun, misalnya. Situs web mereka menawarkan pencarian parametrik, yang dengan parameter saya mengembalikan sekitar 16 bagian , jadi ada banyak pilihan. Saya memilih tegangan output tetap LT1076-5 (mengabaikan biaya):

Seperti yang Anda lihat ini hampir tidak lebih rumit daripada regulator linier, jadi apa masalahnya?

1. Switchers kadang-kadang beralih pada frekuensi yang agak tinggi (rentang MHz) yang menyebabkan EMI . Yang ini bekerja pada 100kHz lebih rendah, lebih sedikit EMI, tetapi sedikit lebih besar. Bukan masalah besar.
2. Anda dapat mencapai efisiensi sangat tinggi dengan switchers, tetapi untuk mendapatkan% terakhir dari itu Anda harus memilih komponen dengan sangat hati - hati dan memperhatikan tata letak PCB . Jika Anda belum berpengalaman dalam desain SMPS, Anda mungkin memiliki efisiensi hanya 85%, bukan maksimum 90%. Sekali lagi, bukan masalah besar.

Komponen penting adalah koil, dioda dan C1. Mereka juga bagian yang perlu diperhatikan dalam tata letak: loop L1-C1-D1 harus dijaga sesingkat mungkin, dan juga koneksi antara IC dan koil. Gunakan jejak lebar karena mereka akan membawa arus tinggi.

Dipikir-pikir ini bukan lembar data yang ideal. Sebenarnya itu cukup singkat untuk lembar data LT. Tidak memiliki grafik tunggal, dan banyak lembar data lain memberi Anda banyak informasi tentang pemilihan komponen. Periksa bagian lain jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut. ( pembaruan: lembar data untuk LT1076-5 tampaknya lebih merupakan tambahan dari LT1076 , yang lebih luas )
Lembar data untuk LT1766 dan LT3430 lebih mirip-LT, dengan hampir 20 halaman informasi aplikasi, termasuk perhitungan dan tata letak papan. Baca dan pelajari! :-)

OK, ini tentang LT. Ya, saya penggemar (dukungan yang sangat bagus juga, setidaknya untuk para profesional), tetapi ada yang lain tentu saja. National memiliki seri Simple Switchers dan memiliki desainer Webench yang memberi Anda skema lengkap dengan BOM. Jauh lebih murah daripada LT juga.

Kedengarannya seperti Anda sudah memiliki apa yang Anda butuhkan dalam kutil dinding 24 VAC 300mA.

Persyaratan 500mA untuk sistem 5V Anda cukup tinggi sehingga benar-benar membutuhkan switcher. Anda masih dapat menjalankan solenoida dari 24 VAC sebagaimana dimaksud, tetapi juga memperbaiki itu dan kemudian turun ke 5V untuk menjalankan prosesor. Puncak 24 VAC sinus akan 34V, jadi Anda harus merancang sistem untuk bekerja hingga 40V.

Harus ada banyak dari chip rak yang tersedia yang dapat mengambil hingga 40V dan mengeluarkan 500mA pada 5V. Hal-hal ini cenderung sangat mahal (masing-masing beberapa $), tetapi mungkin kecil dibandingkan dengan biaya satu katup. Berurusan dengan panas sebaliknya juga tidak gratis. Dimungkinkan untuk memutar konverter uang Anda sendiri dan menghemat beberapa $, tetapi itu akan memakan waktu lebih banyak dan mungkin bukan ide yang baik jika Anda harus mengajukan pertanyaan dasar di sini.

Transformator yang disadap tengah bukan ide yang baik. 12V AC akan mencapai puncak 17V, dengan 15,5 setelah jembatan gelombang penuh. Bahkan jika dikatakan hanya 13V rata-rata setelah terkulai dan impedansi turun, itu masih 4 Watt untuk menangani. Ini juga 4W kurang tersedia untuk solenoida.

Pasti menggunakan regulator switching. Saya menggunakan 34063, regulator switching yang umum dan murah. Berbicara tentang pengontrol katup air, saya memiliki desain sumber terbuka di situs web saya:

• Daftar Suku Cadang OpenSprinkler dan Gambar PCB

Pikiran langsung saya:

• Ambil 24VAC, perbaiki dengan penyearah jembatan gelombang penuh.
• Tambahkan kapasitor smoothing yang cocok.
• Ambil umpan dari 24VDC dan berikan melalui LM317T dengan resistor penyesuaian tegangan yang sesuai (misalnya, 680Ω dan 2KΩ iirc) dan kapasitor keluaran.

Itu seharusnya memberi Anda arus yang cukup untuk solenoida dan MCU.

Jika Anda menginginkan lebih banyak arus, gunakan saja transformator yang lebih gemuk yang menghasilkan lebih dari 300mA. LM317T dapat mengatasi hingga 1.5A, jika Anda dapat menyediakannya.

Jelas, ada sirkuit switching yang lebih 'efisien', tetapi yang ini cepat dan mudah disatukan.