Stromstärke erhöhen
Ich entwerfe einen Gleichstromkreis für mein Projekt und bin gegen eine Mauer gestoßen, die mich nach stundenlanger Forschung verblüfft hat. Bisher habe ich in diesem Blatt des Schaltplans begonnen, eine PDB-ähnliche Kette zu erstellen, um die inneren Teile des Roboters mit Strom zu versorgen.
Um die Länge dieses Beitrags zu verringern, benötige ich den 12-V-Ausgang (siehe roter Pfeil), um der Last 2000 mA (2 Ampere) zu geben. Wie mache ich diese Aufgabe, ohne die gesamte Schaltung effizient zu beeinträchtigen? (Es wäre auch hilfreich, wenn Sie auf Fehler im Schema hinweisen könnten.)
Antworten
Laut Datenblatt für den einfachen Umschalter LM2577 https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2577.pdf?ts=1607298375356Auf Seite 16, "STEP-UP-REGLER-DESIGN-VERFAHREN", geben sie den maximalen Laststrom ILOAD (MAX) als <= 2,1 A x Vin (min) / Vout an. Nehmen wir also 5 V in und 12 V out an, 2,1 * 5 / 12 = 0,875A. Es gibt keine Möglichkeit, den LM2577 dazu zu bringen, mehr als 875 mA Ausgangsstrom bereitzustellen, wenn 5 V auf 12 V angehoben werden. Ihr Design muss einen anderen Ladedruckregler auswählen.
Aufgrund der Energieeinsparung muss die Eingangsleistung (V * i) der Ausgangsleistung zuzüglich etwaiger Verluste entsprechen. Jeder Aufwärtswandler, der 5 V auf 12 V erhöht und die Last mit 2000 mA versorgt, muss mindestens 4,8 A aus der 5 V-Eingangsversorgung beziehen - und dies setzt einen Wirkungsgrad von 100% voraus. Es ist wahrscheinlicher, dass etwa 6 A benötigt werden (wenn der Wirkungsgrad 80% beträgt). Wenn Sie also eine 5-V-Versorgung verwenden müssen, erfordern Umwandlungsverluste eine 30-Watt-Versorgung (unter der Annahme eines Wirkungsgrads von 80%).
Wenn Sie stattdessen eine 12-V-Versorgung als Hauptstromquelle verwenden und direkt an die 12-V-Lasten anschließen, ist nur eine 24-Watt-Versorgung erforderlich (plus alle anderen Stromschienen). Dann könnte die 5-V-Versorgung unter Verwendung eines Abwärtswandlers von der 12-V-Versorgung abgeleitet werden. (Die Verwendung eines Linearreglers wie U5 von 12 V auf 9 V ergibt einen Wirkungsgrad von 75%, die Verwendung eines Linearreglers von 12 V auf 5 V jedoch nur einen Wirkungsgrad von 41%.) Die Verwendung eines Tiefsetzstellers zum Herunterschalten bietet einen weiteren Vorteil Verwendung eines Aufwärtswandlers: Die meisten Aufwärtswandler können nicht vollständig ausgeschaltet werden, es gibt immer eine Restleitung durch die Diode. Dies kann eine wichtige Überlegung sein, wenn das Gerät batteriebetrieben ist.
Ich habe mich gefragt, ob Sie es schaffen könnten, drei dieser Geräte parallel zu verwenden, obwohl ich beim Betrachten des Datenblattes nicht sicher bin, dass sie gut funktionieren (einige Umschalter können mit wenig Aufwand parallel angeordnet werden). Wenn sich die Last auf der 12-V-Schiene jedoch leicht aufteilen lässt, ist dies möglicherweise eine Option. Unter dem Gesichtspunkt der Einfachheit würde ich jedoch zustimmen, dass die Verwendung eines anderen Umschalters vorzuziehen wäre.