Apakah lebih baik meningkatkan atau melawan?

Saya membuat ekstraktor asap solder dari kipas PC lama (4-pin PWM), digerakkan oleh PIC mid-range.

Kipas membutuhkan 12V @ maks 0.28A untuk daya dan 5V PWM @ maks 5mA untuk mengontrol RPM. Jadi saya akan menjalankan PIC pada 5V dan karena itu saya akan membutuhkan 5V dan 12V tersedia. Saya berasumsi PIC tidak akan mengkonsumsi banyak daya dibandingkan dengan kipas, meskipun saya berencana untuk memiliki sensor proximity IR juga sehingga saya dapat meningkatkan kecepatan kipas ketika tangan saya bergerak ke arah apapun yang saya solder dan kemudian turun lagi ketika Saya selesai.

Saya belum memutuskan apakah akan menggunakan kutil dinding atau baterai, tetapi ingin mengetahui pro dan kontra dari opsi yang tersedia.

Jadi, sebagai contoh, saya berasumsi saya bisa menyalakan sistem dengan kutil dinding 5V dan menggunakan konverter penambah DC untuk mendapatkan 12V untuk kipas.

Atau, saya bisa menyalakan sistem dengan kutil dinding 12V dan menggunakan konverter buck DC untuk mendapatkan 5V untuk PIC dll.

Terlepas dari biaya dan ketersediaan suku cadang, kriteria apa yang ada untuk memutuskan untuk pergi satu arah atau yang lain? Ini adalah proyek pribadi satu kali, jadi pertimbangan komersial kurang penting (meskipun masih menarik), saya pikir mungkin ada masalah praktis yang saya tidak sadari (misalnya kebisingan antara power rails, efisiensi?).

Bisakah seseorang memberi saya wawasan tentang bagaimana keputusan ini dibuat?

power-supply buck boost

— Roger Rowland
sumber

Tidak juga. Untuk 5 atau 10mA, gunakan regulator linier dari 12V ke 5V. Di bawah 10mA itu tidak akan kurang efisien daripada uang, dan itu akan lebih sederhana.

— Brian Drummond

@BrianDrummond Terima kasih - Saya awalnya mengabaikan regulator linier karena saya pikir mereka kurang efisien daripada dolar. Pada titik apa masuk akal untuk beralih? Maksud saya 10mA ok, tapi 20mA tidak? 100mA? Di mana garis yang ditarik?

— Roger Rowland

@ BrianDrummond mengapa di bawah 10mA akankah regulator linier lebih baik, bukankah selalu kurang dari ~ 40% efisien?

— geometrikal

Lihatlah efisiensi switching regulator: mereka biasanya jatuh pada arus rendah karena mereka mengambil arus sendiri - mungkin sebanyak PIC Anda.

— Brian Drummond

@whatsisname Poin bagus tapi kecepatan variabel adalah bagian yang menyenangkan! Ini berguna tetapi juga bagian dari proses belajar saya, mendapatkan beberapa PWM dan IR sensing untuk menambah sedikit demi sedikit pengetahuan yang saya peroleh di waktu luang saya.

— Roger Rowland

Jawaban:

Untuk aplikasi ini, buck atau boost converter akan berlebihan. Pilihan terbaik Anda mungkin memiliki sumber 12v dan kemudian turun ke 5V secara terpisah dengan regulator linier. Murah, beberapa bagian, kemungkinan besar bagian yang sudah Anda miliki, dll.

Tegangan jatuh dengan regulator linier menghasilkan panas berdasarkan arus yang ditarik melalui regulator dan tegangan turun. Ini seharusnya tidak menjadi masalah karena PIC kemungkinan tidak akan menarik banyak arus.

Namun, cara "curang" sederhana untuk menjatuhkan tegangan cukup sehingga regulator tidak akan memiliki drop tegangan besar di atasnya adalah dengan meletakkan satu atau lebih dioda secara seri sebelum regulator dan menggunakannya untuk menjatuhkan tegangan dengan ~ .7v ke 1.4v masing-masing tergantung pada dioda. Menjatuhkan tegangan ke 7v untuk regulator 5v harus baik dan memungkinkan ruang kepala yang cukup untuk keluar dari regulator. Sekali lagi, desain sederhana dan bagian-bagian yang mungkin siap Anda temukan di rak atau bahkan barang bekas.

Bersulang

— Korozjin
sumber

Saya suka "cheat", terima kasih! Apakah ada dioda yang baik-baik saja? Saya punya banyak 1N4148 tetapi saya membutuhkan tujuh seri untuk menjatuhkan ~ 5V. Mungkin akan berguna jika memasang LED secara seri, jadi saya bisa melihat kapan ini diaktifkan?

— Roger Rowland

@RogerRowland jika arus maks Anda ~ ~ 20mA, menggunakan LED (perkirakan Vd sekitar 2V) adalah ide yang bagus - ingatlah, bahwa sementara dioda biasa umumnya diberi peringkat pada rentang 1A-ish, LED umum adalah (berdasarkan ukuran dan warna) dengan kisaran 10mA-ish.

Vaxquis benar, Anda akan lebih baik menggunakan dioda daya yang peringkat saat ini biasanya 1A atau lebih. Anda juga bisa menggunakan dioda zener untuk menjatuhkan tegangan jika Anda memiliki zener. Saya sarankan hanya mencoba untuk membeli beberapa dioda seri $ 2n400x dari Radioshack jika Anda dapat menemukan satu yang masih terbuka. Mereka memiliki bermacam-macam besar dioda daya pada keran, dan mereka semua harus memiliki drop tegangan maju yang tercantum pada kemasan.

— Korozjin

Harap dicatat bahwa trik dioda tidak meningkatkan efisiensi karena kehilangan daya hanya bergeser dari pasokan linier ke dioda. Ini berarti linier tidak akan menjadi panas.

— CraigC

Jika sistem 5V adalah arus rendah (yaitu 10s mA, seperti yang diharapkan dari PIC MCU wee tidak melakukan banyak), bahkan regulator linear 12V-ke-5V akan baik-baik saja untuk menyalakan elektronik, dan kemudian tingkat logika - gate MOSFET yang digerakkan dari PIC GPIO, dengan drive sisi rendah kipas dari suplai 12V, seharusnya bekerja dengan baik (saya menyarankan untuk mengganti daya ke kipas juga, tidak hanya mengandalkan sinyal input PWM untuk mengendalikannya - tidak semua kipas yang memiliki kontrol kecepatan PWM bawaan (berbeda dari PWM yang sebenarnya memasukkan daya ke kipas) dapat dikontrol hingga kecepatan nol).

Jika, di sisi lain, sirkuit 5V lainnya mendorong arus Anda hingga, katakanlah,> 100mA, dan Anda menjatuhkan 7V, itu 700mW atau lebih, jumlah panas yang tidak signifikan yang harus dihadapi, mungkin memerlukan heatsink, yang ditambahkan biaya dan ukuran. Dalam hal ini buck switcher untuk elektronik bisa lebih disukai. Terutama jika MCU Anda murni digital (tidak diperlukan fungsi analog), maka buck switcher yang relatif murah & berisik yang menyediakan 5V @ 100mA dengan 100mVpp noise, mungkin dapat diterima. Dengan efisiensi switcher 80-90%, pada arus serendah ini, Anda hanya memerlukan komponen switcher termurah & teringan saat ini.

Sebagai aturan umum, lebih baik menghasilkan uang daripada meningkatkan, jika Anda punya pilihan - dan di sini Anda punya pilihan. Kipas itu menarik hampir 4 Watt (12V * ~ 0,3A), sehingga didapat bahwa 12V dari suplai 5V dari konverter penambah (yang juga akan sekitar 80-90% efisien) berarti hampir 1,0 Amp diperlukan dari suplai 5V, yang dalam perspektif manufaktur membuat opsi catu daya lebih mahal - transformator & penyearah jembatan & induktor & MOSFET dengan peringkat arus lebih tinggi, dll. Ini tidak buruk, hanya saja tidak diinginkan dibandingkan dengan opsi bertenaga 12V.

— Techydude
sumber

Sangat berguna, terima kasih - Saya belum mempertimbangkan menggunakan PIC untuk mengalihkan daya ke kipas, datasheet menyiratkan bahwa PWM dengan siklus tugas kurang dari 20% menghentikan kipas, tetapi tidak ada salahnya membiarkan kipas yang berbeda di masa depan. Sepertinya akan lebih baik untuk menguji dan mengukur kebutuhan daya saya dengan cermat sebelum memutuskan. Pokoknya, +1, sangat berterima kasih.

— Roger Rowland