Ist es besser zu steigern oder zu bocken?

Ich mache einen Lötdampfextraktor aus einem alten PC-Lüfter (4-polige PWM), der von einem PIC mit mittlerer Reichweite angetrieben wird.

Der Lüfter benötigt 12 V bei max. 0,28 A für die Stromversorgung und 5 V PWM bei max. 5 mA zur Steuerung der Drehzahl. Ich werde den PIC also mit 5 V betreiben und daher sowohl 5 V als auch 12 V zur Verfügung haben. Ich gehe davon aus, dass der PIC im Vergleich zum Lüfter nicht viel Strom verbraucht, obwohl ich auch einen IR-Näherungssensor vorhabe, damit ich die Lüftergeschwindigkeit erhöhen kann, wenn sich meine Hände zu dem bewegen, was ich löte, und dann wieder herunterfahren kann, wenn Ich bin fertig.

Ich habe mich noch nicht für eine Wandwarze oder Batterien entschieden, möchte aber die Vor- und Nachteile der verfügbaren Optionen kennen.

Als Beispiel gehe ich davon aus, dass ich das System mit einer 5-V-Wandwarze versorgen und einen DC-Aufwärtswandler verwenden könnte, um die 12 V für den Lüfter zu erhalten.

Oder ich könnte das System mit einer 12-V-Wandwarze versorgen und einen DC-Abwärtswandler verwenden, um 5 V für den PIC usw. zu erhalten.

Welche Kriterien gibt es neben den Kosten und der Verfügbarkeit von Teilen für die Entscheidung, in die eine oder andere Richtung zu gehen? Dies ist ein einmaliges persönliches Projekt, daher sind kommerzielle Überlegungen weniger wichtig (obwohl immer noch interessant). Ich denke, es gibt praktische Probleme, die mir nicht bekannt sind (z. B. Rauschen zwischen Stromschienen, Effizienz?).

Könnte mir jemand einen Einblick geben, wie diese Entscheidungen getroffen werden?

power-supply buck boost Roger Rowland
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Weder. Verwenden Sie für 5 oder 10 mA einen Linearregler von 12 V bis 5 V. Unter 10 mA ist es nicht weniger effizient als ein Dollar und es wird einfacher.

Brian Drummond

@BrianDrummond Danke - Ich hatte ursprünglich Linearregler abgezinst, weil ich dachte, sie wären weniger effizient als Geld. Ab wann wäre ein Wechsel sinnvoll? Ich meine 10mA ist ok, aber 20mA nicht? 100mA? Wo ist die Linie gezogen?

Roger Rowland

@BrianDrummond warum unter 10mA wäre ein linearer Regler besser, wäre er nicht immer weniger als ~ 40% effizient?

geometrisch

Schauen Sie sich die Effizienz von Schaltreglern an: Sie fallen normalerweise bei niedrigen Strömen ab, weil sie selbst etwas Strom aufnehmen - vielleicht genauso viel wie Ihr PIC.

Brian Drummond

@whatsisname Guter Punkt, aber die variable Geschwindigkeit ist Teil des Spaßes! Es ist nützlich, aber auch Teil meines Lernprozesses, PWM- und IR-Sensing zu erhalten, um das stückweise Wissen, das ich in meiner Freizeit erwerbe, zu erweitern.

Roger Rowland

Antworten:

Für diese Anwendung wäre ein Abwärts- oder Aufwärtswandler ein Overkill. Ihre beste Option wäre wahrscheinlich, eine 12-V-Quelle zu haben und diese dann separat mit einem Linearregler auf 5 V herunterzufahren. Billig, wenige Teile, höchstwahrscheinlich Teile, die Sie bereits haben usw.

Das Absinken der Spannung mit einem Linearregler erzeugt Wärme basierend auf dem durch den Regler gezogenen Strom und der abfallenden Spannung. Dies sollte kein Problem sein, da der PIC wahrscheinlich nicht viel Strom ziehen wird.

Ein einfacher "Cheat" -Methode, um die Spannung so weit abzusenken, dass der Regler keinen großen Spannungsabfall aufweist, besteht darin, eine oder mehrere Dioden vor dem Regler in Reihe zu schalten und damit die Spannung um ~ 0,7 V auf zu senken Jeweils 1,4 V je nach Diode. Das Absinken der Spannung auf 7 V für einen 5-V-Regler sollte in Ordnung sein und genügend Headroom für den Ausfall des Reglers bieten. Wieder einfaches Design und Teile, die Sie leicht von der Stange finden oder sogar aus alten Sachen retten können.

Prost

Korozjin
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Ich mag den "Cheat", danke! Wäre eine Diode in Ordnung? Ich habe viele 1N4148, aber ich würde sieben in Reihe brauchen, um ~ 5V abzusenken. Vielleicht wäre es trotzdem nützlich, eine LED in Reihe zu schalten, damit ich sehen kann, wann sie mit Strom versorgt wird?

Roger Rowland

@RogerRowland Wenn Ihr maximaler Strom ~ <20 mA beträgt, ist die Verwendung einer LED (erwarten Sie einen Vd von etwa 2 V) eine praktikable Idee. Beachten Sie jedoch, dass normale Dioden üblicherweise im Bereich von 1 A bewertet werden, übliche LEDs jedoch (basierend auf Größe und Farbe) mit einer Reichweite von 10 mA.

Vaxquis hat recht, am besten verwenden Sie Leistungsdioden, deren Nennstrom normalerweise etwa 1 A beträgt. Sie können auch eine Zenerdiode verwenden, um die Spannung zu senken, wenn Sie einen Zener haben. Ich empfehle, nur 2 Dioden der Serie 1n400x von Radioshack zu kaufen, wenn Sie eine finden, die noch offen ist. Sie verfügen über eine große Auswahl an Leistungsdioden und sollten alle den auf der Verpackung angegebenen Durchlassspannungsabfall aufweisen.

Korozjin

Bitte beachten Sie, dass der Diodentrick den Wirkungsgrad nicht verbessert, da der Leistungsverlust einfach von der linearen Versorgung auf die Dioden verlagert wird. Es bedeutet einfach, dass der Linear nicht so heiß wird.

CraigC

Wenn das 5-V-System einen niedrigen Strom hat (dh 10 s mA, wie man von einer kleinen PIC-MCU erwartet, die nicht viel tut), wäre sogar ein 12-V-5-V-Linearregler in Ordnung, um die Elektronik mit Strom zu versorgen, und dann ein Logikpegel. Ein von einem PIC-GPIO angesteuerter Gate-MOSFET mit Low-Side-Ansteuerung des Lüfters von der 12-V-Versorgung sollte einwandfrei funktionieren (ich schlage vor, auch den Lüfter mit Strom zu versorgen und sich nicht nur auf sein PWM-Eingangssignal zu verlassen, um ihn zu steuern - nicht Alle Lüfter mit integrierter PWM-Drehzahlregelung (im Gegensatz zur tatsächlichen PWM-Steuerung der Leistungsaufnahme des Lüfters) können bis zur Drehzahl Null geregelt werden.

Wenn andererseits eine andere 5-V-Schaltung Ihren Strom auf beispielsweise> 100 mA erhöht und Sie 7 V abfallen, das sind 700 mW oder mehr, erfordert eine nicht unerhebliche Wärmemenge, mit der Sie umgehen müssen, wahrscheinlich einen Kühlkörper. Das sind zusätzliche Kosten und Größe. In diesem Fall könnte ein Buck Switcher für die Elektronik vorzuziehen sein. Insbesondere wenn Ihre MCU rein digital war (keine analoge Funktionalität erforderlich), ist ein relativ billiger und lauter Buck-Switcher mit 5 V bei 100 mA und 100 mVpp Rauschen möglicherweise akzeptabel. Mit einem Wirkungsgrad von 80-90% Buck Switcher benötigen Sie bei so geringen Strömen nur die billigste und leichteste Stromstärke von Switcher-Komponenten.

In der Regel ist es besser zu bocken als zu steigern, wenn Sie die Wahl haben - und hier haben Sie die Wahl. Dieser Lüfter verbraucht fast 4 Watt (12 V * ~ 0,3 A). Wenn also 12 V von einer 5-V-Versorgung eines Aufwärtswandlers (der ebenfalls einen Wirkungsgrad von etwa 80-90% aufweist) abgeleitet werden, werden von der 5-V-Versorgung fast 1,0 Ampere benötigt Aus fertigungstechnischer Sicht ist dies eine teurere Stromversorgungsoption - Transformator & Brückengleichrichter & Induktor & MOSFETs mit höheren Nennströmen usw. Es ist nicht schlecht, nur nicht so wünschenswert im Vergleich zur 12-V-Option.

Techydude
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Sehr nützlich, danke - ich hatte nicht in Betracht gezogen, den PIC zum Umschalten der Stromversorgung des Lüfters zu verwenden. Das Datenblatt impliziert, dass PWM mit einem Arbeitszyklus von weniger als 20% den Lüfter stoppt, aber keinen Schaden zulässt, der in Zukunft einen anderen Lüfter zulässt. Es scheint besser zu sein, meine Leistungsanforderungen sorgfältig zu testen und zu messen, bevor Sie sich entscheiden. Wie auch immer, +1, sehr dankbar.

Roger Rowland