Tengo un proyecto que involucra una computadora de placa única específica * y varios cientos de LEDs RGB "inteligentes" WS2812B *, todos funcionando con un suministro de 5V.
Tengo una fuente de alimentación no regulada de 5 voltios y 15 amperios. Si bien los LED están bien con una fuente de alimentación no regulada, el microcontrolador que estoy usando tiende a tener problemas cuando el voltaje no es constante.
Como quiero ejecutarlo todo desde una fuente de alimentación, me gustaría crear aproximadamente 1 amperio de potencia regulada de 5V a partir de la fuente no regulada de 15A y 5V.
Quiero construir este convertidor de potencia en una PCB, así que estoy buscando un diseño que pueda implementar y no una placa prefabricada. Mi diseño final será un sombrero Pi, es decir, se enganchará a los puertos GPIO de Pi y se sentará en la parte superior.
Todo esto se soldará manualmente (a través del orificio o montaje en superficie), por lo que idealmente no involucrará más piezas de las necesarias. Esto es único, así que si bien el costo es una preocupación, no estoy tratando de ahorrar centavos.
¿Qué tipo de circuito convertidor de potencia podría construir en mi placa que pueda hacer esto? Convirtiendo solo 1 amperio, ¿tendré problemas de calor significativos?
No le pido a nadie que diseñe esto para mí, sino que me señale en la dirección correcta.
* El WS2812B es una fuente de luz LED RGB 'inteligente' controlada por datos en serie integrada en un paquete 5050. Las conexiones son de entrada y salida en serie digital más 5V y tierra. patas. También incluye un oscilador interno de precisión y un variador de corriente constante (generado internamente) de 12V. Los dispositivos están encadenados en serie (Dout to next Din) permitiendo hasta 1024 dispositivos y una cadena de 5 metros de largo en una sola conexión en serie.
Para más detalles ver la hoja de datos aquí
* Frambuesa Pi 2 B
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Respuestas:
La hoja de datos del convertidor XL6009 tiene varios esquemas de referencia, incluido uno para el convertidor boost-buck no inversor:
Tendrá que adaptarlo a una salida de 5V en lugar de 12V reemplazando R2 con una resistencia de 3.0K, de acuerdo con la fórmula anterior. El rango de entrada depende del voltaje y la corriente de salida, por lo que su fuente de 5 V no regulada debe estar dentro del rango para una salida regulada de 5 V.
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Lo que desea se conoce como "convertidor buck-boost no inversor". Hay algunas topologías diferentes de convertidor de modo conmutado que pueden lograrlo.
Desafortunadamente, todos ellos son más complejos que un simple convertidor de dinero (solo pasos hacia abajo) o un convertidor de impulso (solo pasos hacia arriba).
Un google rápido encontró una nota de aplicación de Ti que compara las opciones. http://www.ti.com/lit/an/slyt584/slyt584.pdf
National semiconductor tiene una herramienta en línea llamada webbench que diseñará estas cosas para usted. El único inconveniente que he encontrado con él es que le gusta elegir piezas que son un PITA para soldar.
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¿Por qué construir uno usted mismo cuando puede comprar un pequeño convertidor boost-buck por menos de diez dólares? Tengo una experiencia bastante positiva con este . Es pequeño, de bajo perfil y es muy fácil de soldar (4 agujeros en las esquinas, 2 para entrada y 2 para salida):
Para su información, el tamaño de esta cosa es de 44x21x13 mm, por lo que puede encajar entre su PCB personalizada y el RPi.
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Mi raspberry pi 2012-2013 anunciado como que necesita "5 V regulado" resultó necesitar 4,88 a 5,02 V para arrancar y> 4,4 V para continuar funcionando. Dado que su suministro principal de 15A puede superar momentáneamente 5.02 voltios a veces, no confiaría en él.
Si puede tolerar que algunos LED verdes estén siempre encendidos, puede usar algunos como un 'desbordamiento' a 4.9 voltios con pares de verdes paralelos al rPi, que van desde el umbral de brillo mínimo a aproximadamente 4.8V a bastante encendido 5.2V. Desde su suministro de 15 A, ejecute una longitud de cable de 2 amperios a su placa de "regulador de desbordamiento" que comprende nada más que pares de LED verde, y suficientes de ellos para descargar un amplificador a 5.2V, aunque normalmente deberían estar usando mucho menos. El objetivo es que se establezca cerca de 5V en esta placa con el rPi apagado. utilice un cable de alimentación más largo de 2 A (por su resistencia) si es necesario. Dependiendo de qué tipo de suministro de 15A no regulado sea, es posible que también desee un condensador de grasa en la placa del "regulador de desbordamiento". Desde 5V rms no regulado rectificado (uno de los peores tipos de no regulado),
A continuación, desea una longitud suficiente de cable de 2 A de esta placa a las líneas "0" y "+5" del pi, posiblemente con un interruptor allí, y con el objetivo de 1/20 a 1/8 ohmios en estos cables de suministro. (la mayoría de los multímetros no miden tan bajo como eso correctamente). Encender el rPi debería hacer que los verdes se atenúen notablemente y proporcionarle un valor constante de 4.9V en el rPi.
Publique aquí y en un foro de rPi el voltaje medido entre TP1 y TP2, ya que es donde espero que necesite 4.9 voltios (que se anuncia como "5")
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