Fale sobre o circuito de conversão de energia real usado e compartilhe alguns circuitos de conversão para 3,3 V em diferentes ocasiões

工作这么多年，产品也设计了不少，依然在有些特殊的场合上会在转3.3V电路上花一些时间，
还是决定把一些常用的使用过的电路记录一下，希望能够抛砖引玉，得到一些新的好的实用方案
 ..增加 TPS78233（低压差，低功耗）芯片使用的更新					  2022/3/18

prefácio

Este artigo é um registro. De acordo com minha própria experiência, vou registrar alguns dos circuitos que usei. Os circuitos comuns que são estáveis ​​para uso são considerados compartilhados. Na verdade, todos podem estar usando. Os incomuns são usado como uma nota para você. Você precisará dele mais tarde. Ele é usado para pesquisar diretamente na postagem do blog, evitando que você procure projetos anteriores quando precisar usá-los posteriormente.

Ressalta-se que a conversão de fonte de alimentação utiliza soluções LDO ou DC/DC, não havendo natureza experimental para construir um circuito de conversão por conta própria, o objetivo aqui é registrar a aplicação prática!
Por ser principalmente gravado, não há uma análise teórica detalhada, como ondulação, ruído, frequência e outros detalhes.

1. Considerações básicas para conversão de energia

Começando diretamente da aplicação real, explicaremos brevemente alguns assuntos básicos que precisam ser considerados na conversão de energia. Os pontos a seguir são todos os aspectos que consideraremos no projeto do produto e não são garantidos como abrangentes e só podem ser usados ​​como uma referência.

1. Voltagem

A tensão é, obviamente, o primeiro fator intuitivo.O objetivo de escrever este artigo é facilitar a mim e a todos a fazer seus próprios planos mais rapidamente sob diferentes condições de pressão diferencial no futuro.

Atualmente, a maioria dos sistemas comuns de microcomputador de chip único são alimentados por 3,3 V, então discutimos principalmente como gerar uma tensão de 3,3 V.

1.1 Tensão máxima de entrada

A potência de entrada pode ser de 5V, 9V, 12V, 24V ou até superior.

Em primeiro lugar, depois que a tensão de entrada do esquema é determinada, o primeiro ponto de atenção ao selecionar um chip de conversão de energia é a tensão de entrada máxima, então precisamos prestar atenção à DC input Voltage(tensão de entrada máxima) fornecida no manual do chip quando selecionando um modelo.

Aqui tomo o modelo HTC: Dados LM1117S-3.3 como exemplo:
A entrada de 1117 pode chegar a 20V = =! Por que você suspira tanto será explicado mais tarde.

Através deste parâmetro, podemos selecionar muitos, muitos chips alternativos.

A tensão máxima de entrada é o primeiro parâmetro a ser observado, mas é o parâmetro mais "fraco" em uso real, assim como uma cerca na beira de um penhasco, onde protege sua segurança, mas as pessoas normais nunca pensarão nisso ele (nem Sugestão) corre lá e anda por aí!

De um modo geral, os chips DC/DC podem suportar tensões de entrada maiores do que os LDOs.

1.2 Pressão diferencial

Comparado com a tensão de entrada, o conceito de Low Dropout Voltagediferença de tensão é geralmente ignorado.O que esse conceito significa?

Ou seja, se você deseja gerar a tensão de saída desejada, a tensão de entrada e a tensão de saída devem ter uma certa diferença, o que significa que a tensão de entrada é pelo menos maior que a tensão de saída.

Tome o modelo HTC: dados LM1117S-3.3 como exemplo: na

imagem acima, Low Dropout Voltagequando a corrente de entrada é 1A, é 1,2V, o que significa que assumimos que a saída é 3,3V, então sua tensão de entrada deve ser de pelo menos 4,5 V ou mais, se a tensão de entrada for 4,0 V , é muito provável que haja um problema e não possamos obter os 3,3 V que desejamos.

Embora esse problema não seja encontrado com frequência, os blogueiros realmente o encontraram. Há muito tempo, no circuito comum usando 24V a 5V e depois 5V a 3,3V, um diodo foi adicionado à saída de 5V. Um certo efeito protetor, o diodo Schottky não foi usado no início, mas um 4148 foi usado diretamente, então a queda de tensão ficou acima de 0,7V, então o circuito de 5V para 3,3V estava anormal = =! Mais tarde, foi substituído por um diodo Schottky, para que a queda de tensão não fosse tão grande e o problema fosse resolvido! Simples e fácil de errar!

Não há muitos problemas encontrados no uso prático geral da diferença de tensão, porque o valor de entrada padrão geralmente é fornecido no esquema e apenas em alguns ambientes especiais de baixa tensão, uma tensão mais precisa deve ser obtida, como a conversão de 3,3 V em 3.0V, 3.3V a 2.5V e outras situações especiais serão encontradas.

Em geral, os LDOs Low Dropout Voltagesão muito menores que os DC/DCs.

2. Atual

A corrente refere-se principalmente à corrente de carga. Após converter para 3,3 V em sua solução, quanta carga precisa ser conectada posteriormente.

Por exemplo, um sistema mínimo de STM32F103, mais alguns comuns, é comum! O circuito periférico do aparelho, dito ser um pouco maior, dezenas de mA também é o céu.

Além do MCU selecionado, algumas resistências e capacitâncias comuns não precisam ser calculadas com tanto cuidado. Se você conectar um sensor, existem precauções nos dados do sensor que explicarão especificamente o problema de consumo de energia. cuidados. Em geral, preste atenção ao consumo de energia de todos os componentes selecionados. A soma é quase o consumo de energia de sua carga, mas, na verdade, geralmente não é tão cuidadoso e basta prestar atenção a alguns componentes especiais de alta potência dispositivos.

O consumo de energia da carga é calculado aproximadamente, ou seja, quanta corrente é necessária. Quando selecionamos o tipo, primeiro precisamos prestar atenção Output Voltagena Io(corrente de entrada na tensão de saída) fornecida no manual do chip.

Aqui tomo o modelo HTC: dados LM1117S-3.3 como exemplo (observe a Condição na figura, os resultados de diferentes condições são diferentes):

Através deste parâmetro, podemos filtrar um lote de chips alternativos.

Falando nisso, um ponto importante deve ser acrescentado, ou seja, o projeto de circuitos geralmente requer redundância! ! ! É um bom hábito aprender a aumentar o volume, tanto a voltagem quanto a corrente!
Por exemplo, se a tensão de entrada for 12V, a tensão máxima de entrada do chip recomendado é maior que 12V (quanto maior melhor dentro de um determinado intervalo), a carga é 100mA e a corrente de saída do chip recomendado é maior que 100mA (quanto maior, melhor dentro de um determinado intervalo).

Selecionar o chip adequado de acordo com a corrente de carga é um ponto importante para garantir que o circuito funcione normalmente. Além disso, o tamanho da corrente está diretamente relacionado à geração de calor do circuito. Quanto maior a corrente, maior a geração de calor ( quanto maior a potência) Considere a dissipação de calor.

De um modo geral, a corrente de saída de DC/DC será maior que a de LDO.

3. Tamanho real do circuito

Em aplicações práticas, o tamanho real do circuito ocupado pela parte de conversão de energia do circuito é muito importante. Se a área do PCB for grande o suficiente, para os engenheiros, deve ser útil e livre!

Mas quando a área de PCB geral de sub-demanda real não é grande o suficiente, este é o momento de testar os engenheiros ao máximo!

Existem dois fatores que afetam o tamanho real do circuito:

1. O tamanho do chip de conversão de energia (pacote de chip)

A imagem a seguir é o modelo do pacote do LDO geral interceptado. O pacote DC/DC não está listado, porque o pacote DC/DC é relativamente mais complicado. Todos os modelos a seguir têm o tamanho correspondente. , o manual também informa .

De um modo geral, o nome do modelo do chip que você escolher incluirá as informações do pacote (a menos que o chip tenha apenas um modelo), aqui está o modelo HTC: dados LM1117S-3.3 como exemplo:

2. O circuito do chip de conversão de energia

Afeta o tamanho real do circuito e o uso do chip. De um modo geral, o chip LDO é mais simples, o capacitor de entrada e o capacitor de saída são suficientes, e o DC/DC é mais complicado, exigindo um indutor e similares.
Portanto, no caso de usar o esquema DC/DC, os circuitos circundantes serão mais complicados do que aqueles que usam LDOs, portanto, a área necessária da PCB será relativamente maior!

Na introdução do chip, existem circuitos recomendados para o chip TYPICAL APPLICATION CIRCUIT. Tome como exemplo o modelo HTC: LM1117S-3.3:

Tamanho real do circuito, em geral! ! ! Quanto maior o chip de conversão, maior o circuito e melhor a dissipação de calor. Contanto que a dissipação de calor seja boa, o produto geral será mais estável. Novamente, de modo geral! ! !
Se for realmente impossível escolher um tipo de chip maior, então dentro da faixa permitida, você deve fazer um bom trabalho de dissipação de calor, pois essa situação gerará mais calor!

De um modo geral, o circuito de DC/DC é mais complicado que o LDO, ocupando mais área de PCB. Mas, correspondentemente, sua dissipação de calor é melhor tratada do que o LDO em todos os aspectos.

4. Custo

Custo, nada a dizer, é o preço do chip! De um modo geral, o preço dos chips de grandes fabricantes no exterior é mais caro, e o preço dos nacionais é mais barato.

O custo não pode ser ignorado, mas também não pode ser ignorado!

Eu ouvi o velho dizer: Escreva os parâmetros de chips estrangeiros e use-os com confiança. Seus parâmetros são escritos de acordo com os piores resultados de testes em lote, enquanto os parâmetros de chips domésticos exigem um desconto ao usá-los. Os parâmetros são escritos com base em os melhores resultados de testes de lote, e fabricantes conscientes podem ser escritos com base em parâmetros médios. = =! (O velho disse isso, não eu, apenas para sua referência)

Geralmente o mesmo sinal de chip, tome meu exemplo 1117, TI tem, AMS tem, HTC tem, e muitos fabricantes nacionais fazem isso. Os parâmetros serão um pouco diferentes, conforme mostrado abaixo:

Considerando o custo, minha sugestão é que se for um chip barato, como o 1117, que custa mais de 1 yuan, não importa se for mais caro se for duplicado por um grande fabricante estrangeiro, mas sim alguma conversão de energia chips no exterior são mais de 10 yuans.Se o bloco é ainda mais caro, podemos (sim) encontrar uma solução doméstica ou alternativa, ou escolher um fabricante conhecido geral de preço médio como um compromisso.

De um modo geral, o custo da solução DC/DC será maior que o da LDO!

5. LDO ou DC/DC

A velha questão, se deve escolher LDO ou DC/DC. Ao final dos elementos anteriores, expliquei a comparação entre o esquema DC/DC e o esquema LDO em geral.
Existem muitos posts na Internet sobre este assunto, todos os quais foram discutidos de maneira direcionada. Eu Baidu temporariamente e encontrei alguns bem escritos para recomendar a você:

Qual é a diferença entre LDO e DC-DC? Como escolher?

O chip de energia deve escolher DC/DC ou LDO?

Não preciso dizer mais nada, vamos ver o artigo mais teoricamente.

Falo apenas sobre como escolho LDO ou DC/DC na prática, apenas para referência:

• 5V para 3.3V, 3.3V para 1.8V, 5V para 1.8V, essa conversão dentro de 5V, vou escolher LDO sem dúvidas!
• 24V para 5V, 24V para 3.3V, mais de 12V de conversão, definitivamente escolherei DC/DC!
• 12V a 3,3V, 12V a 5V, isso é realmente uma dor de cabeça para mim. Na prática, tenho usado LDO e DC/DC.
  Isso depende da situação real. Para obter detalhes, consulte a parte do circuito real do capítulo a seguir.

Do exposto, parece que minha experiência é que DC/DC é usado para entrada de grande tensão, grande diferença de tensão, LDO é usado para pequena tensão, pequena diferença de tensão, a tensão está no estágio intermediário, é uma dor de cabeça olhar na situação real para decidir = =! (Pequena piada, realmente depende da demanda real)

6. Consumo de energia e dissipação de calor

Nos elementos anteriores, a tensão, corrente, tamanho do circuito, LDO ou DC/DC de que falamos, em geral, não podem ser separados do tópico de dissipação de calor. Existem 2 fontes de geração de calor (por favor, corrija-me se houver algum problema):

1. Consumo de carga
   Todas as cargas do circuito possuem uma determinada quantidade de consumo de energia, e se houver consumo de energia, será gerado calor, parte inevitável. Não importa o esquema usado, é a energia que deve ser consumida.
2. Consumo de energia gerado pela
   conversão de energia No processo de nossa conversão de energia, existe um conceito chamado eficiência de conversão!
   Quanto maior a eficiência de conversão, menor o consumo de energia, pois a energia consumida pela conversão de energia é puro desperdício. O custo de energia desperdiçada, o desperdício de luz não é o mais importante, o importante é que a energia desperdiçada seja desperdiçada em a forma de calor. Ou seja, quanto menor a eficiência, maior o calor.Geralmente, os produtos eletrônicos não gostam de alta temperatura. Portanto, a eficiência pode ser maior aqui, e a eficiência pode ser tão alta quanto possível.
   Na área de mais de 12V a 3,3V, a solução DC/DC é muito mais eficiente que a solução LDO, e a geração de calor é relativamente menos óbvia, o que é muito importante para a operação estável a longo prazo do produto .

Ao projetar o circuito de conversão de energia, tente tornar a eficiência a mais alta possível, e o desperdício é vergonhoso! E esse desperdício não é bom para nossos produtos!
Eu odeio puro desperdício de energia, então em algumas ocasiões onde ambos estão disponíveis, eu prefiro usar um DC/DC mais caro e mais complicado em alguns lugares do que um simples LDO. (Para ser extremo, na verdade depende da ocasião! Não seja tão extremo quanto eu)

7. Prazo de entrega

Qual diabos é o prazo de entrega? Sem falar que, embora isso não tenha nada a ver com tecnologia, é um fator que deve ser considerado na realidade. Aparentemente, o prazo de entrega refere-se ao prazo de entrega após a compra do produto. Estabilidade de disponibilidade do produto.

Devido à epidemia nos últimos anos, a capacidade de produção de componentes eletrônicos foi bastante reduzida, e muitos componentes de chip ficaram fora de estoque de tempos em tempos e os preços aumentaram ... Ao fazer o design do produto, a estabilidade do fornecimento do produto tem que ser considerado como um fator, senão vai acabar no final, a dor ainda é você mesmo, mude o plano!

Simplificando, ao projetar e selecionar produtos, você deve escolher os populares, os que são comumente usados, não os especificados pelos clientes (os clientes em geral não especificarão isso).

Dois cenários diferentes

Abaixo vou colocar algumas das minhas soluções mais usadas.A maioria das soluções são simples e comumente usadas. = =!

2,1 5V a 3,3V

De acordo com a introdução anterior, no uso real de 5V a 3,3V, uso LDO. Os esquemas utilizados são os seguintes:

série 1117

1117 Para os modelos citados acima, os prefixos de diferentes fabricantes podem ser diferentes AMS1117, LM1117, etc., já vi a foto do 1117 quando o custo é baixo.

Uma coisa boa sobre 1117 é que eu acho que ele nunca vai ficar sem estoque!

O diagrama de circuito da solução é o seguinte:

Se for 3V a 1,8V e 5V a 1,8V, na verdade é semelhante a 5V a 3,3V, e 1117-1,8V é uma boa alternativa.

O mapa físico do plano é o seguinte:

Resumo do programa, programa clássico, nunca esgotado!

RT9169

RT9169 já foi recomendado por meus colegas antes, e parece ser uma série muito clássica, mas nunca usei. Pode ser porque está esgotado recentemente, e existem muitos tipos de substitutos, e não há nenhum especial precisa prestar atenção a 5V a 3.3V. Por favor, me perdoe por usar O número de manuais: O

diagrama de circuito do esquema é o seguinte:

Resumo do esquema, eu pessoalmente acho que é médio e ainda está fora de estoque agora

TLV70433

Quando entrei em contato com o TLV70433, não consegui fazê-lo funcionar (há 10 anos). Naquela época, uma empresa estatal tinha que encontrar um grande fabricante ao selecionar os modelos. Naquela época, ao projetar um dispositivo pequeno, eu queria torná-lo pequeno e suportar alta tensão. Depois de vasculhar o site oficial de seleção da TI por um tempo, acho que este chip é bom. É tão pequeno que realmente suporta 24V, e então acho que é muito poderoso. Naquela época, os parâmetros do produto foram escritos para suportar entrada de 24V = =!

Na verdade, usar isso para fazer 5V a 3.3V é um pouco desperdício porque é um pouco caro! E começou a ficar sem estoque depois da epidemia!

O diagrama de circuito do esquema é o seguinte:

Resumo do esquema, não será utilizado na ocasião de 5V a 3,3V!

ME6211C33M5G

Este chip também foi encontrado por mim nos últimos anos, pois eu queria um chip com saída maior de 3,3 V. Embora o 1117 possa atingir 1A, o que atende aos requisitos, o pacote do 1117 ainda é um pouco maior em alguns momentos. encontre um SOT- Para 23-5 chips, a maior parte da corrente neste pacote é muito pequena, inferior a 300mA. Também encontrei essa corrente de 500mA depois de pesquisar por um período de tempo de acordo com os parâmetros. O preço não é caro e o fornecimento parece ser suficiente: o

diagrama de circuito do esquema é o seguinte:

O resumo do plano ainda é bom e precisa ser verificado por vários projetos por um longo tempo.

TPS78233 (baixa queda, baixo consumo de energia)

A última vez que escrevi um artigo, esqueci de ter um projeto de ramal e usei um bom chip, o TPS78233, que se caracteriza por baixa tensão de dropout e baixo consumo de energia.
Por ser usado para ocasiões especiais de baixo consumo de energia, o preço será relativamente alto:

mas! ! É verdade, mas ele tem vantagens nesse campo especial de baixo consumo de energia. A cena usada pelo meu circuito é de entrada 3,6V e saída 3,3V. Os indicadores de desempenho são os seguintes:

O diagrama de circuito do esquema é o seguinte:

O pacote de SOT-23-5, então a imagem real é muito pequena, além do capacitor de entrada, o capacitor de saída pode ser!

Resumo da solução, baixo consumo de energia é a primeira escolha, garantia de desempenho de TI!

2,2 24 V a 3,3 V

24V a 3,3V Meus produtos normais geralmente são DC/DC, e algumas soluções usaram LDO. A situação específica é a seguinte:

LM2575~LM2596

A série LM25XX, de fato, não precisa ser nenhuma, pois pode ser utilizada para aplicações básicas, uma das principais diferenças entre elas é que a corrente de saída é diferente de 1A a 3A.
Eu costumo escolher UMW (Youtai Semiconductor) ou HTC, o preço é justo e a qualidade é boa, mas reclamo, a TI é muito cara!
O preço do chip é o seguinte, parece ser um pouco caro, mas considerando a entrada de 24V, o preço ainda é aceitável, mas ao mesmo tempo, por ser um modelo relativamente clássico, existem muitos fabricantes e fontes de fornecimento , então não é fácil ficar sem estoque!

O diagrama de circuito do esquema é o seguinte:
O diagrama físico do esquema é o seguinte:

说明，在很多需求中，除了 需要3.3V的电压，还需要5V的电压，一般我的处理方式就是先24V转5V，方案完全可以采用和24V转3.3V一样的方案，比如LM25xx这个方案，然后再通过 5V转3.3V的方案。
比如下面的方案实物图其实就是24V转35V，再通过5V转3.3V的方案，只需要将LM2596-3.3 换成封装一样的 LM2596-5.0即可！
如图：

方案总结，经典方案，稳定可靠！不容易缺货！

TPS5410D

TI的芯片，也是比较旧的一个方案了，还比较贵的，最近好像还缺货了，我只能用过，现在某个产品还在用，但是，我要换掉他：

方案电路图如下：

方案实物图如下：

方案总结，算经典方案，就是现在缺货，价格还没优势！

7805

7805为什么单独说出来，这里不得不提一下这个方案，虽然我实际没用过，但是我所接触的很多产品里面都使用到了7805这个芯片。是真的很多市面上的产品，输入电压能够到24V的产品，用的都是7805！
为什么？一个LDO啊，成本低，电路简单，耐压高啊！
7805是转5V的芯片，为什么放在3.3V这里说？5V都有了，3.3V 还会远吗！！

请原谅我用手册凑个数，方案电路如下：

方案总结，超级通用性方案，做好散热，成本低，永不缺货！

2.3 12V转3.3V

12V这个电压，我前面说到过，比较头疼，是因为DC/DC，感觉有点浪费，LDO呢，过不了散热那一关。反正怎么设计都感觉应该可以更优= =！

和24V转3.3V一样

就是一般来说12V转3.3V，能够支持12V电压输入的，很多情况下，都能够支持24V输入，所以直接把12V转3.3V，当成12~24V 转3.3V来对待。

São todas as soluções usadas na seção acima de 24V a 3,3V, que podem ser usadas em 12V a 3,3V!

BL8033

Também era um projeto na época. A fonte de alimentação poderia ser inferior a 24V, mas tinha que suportar 12V. Depois de pensar nisso, nem sempre poderia usar a solução “antiga e complicada” como LM2596, e seria é um desperdício usá-lo aqui, mas eu realmente não quero usar LDO diretamente. Então eu fui ao shopping para encontrar um DC/DC doméstico, Shanghai Belling BL8033. O preço do chip é o seguinte:

O diagrama esquemático do

esquema é da seguinte forma: O diagrama físico do esquema é o seguinte (sinto que o tamanho está ok): O

resumo do esquema, acredito na produção nacional, se é bom ou não depende do produto a longo prazo. Feedback, parece OK!

MIC29302WU

Este é um LDO! MICROCHIP (American Microchip), como esse chip entrou em contato com ele, porque uma solução de produto 4G foi feita há muitos anos, o consumo instantâneo de energia do módulo 4G é bastante grande, portanto, é necessária uma saída de alta potência, então eu estava procurando um módulo 4G para venda na época. O fabricante recomendou, e eles recomendaram este chip. Agora parece que esse preço... O

diagrama esquemático do esquema é o seguinte (embora fosse uma saída de 3,8V no tempo, mas porque é ajustável, 3.3V também pode ser usado):

Resumo do esquema, A qualidade dos produtos estrangeiros não deve ser dita, o pacote não é pequeno e adequado para dissipação de calor, mas é um pouco caro e o sentimento pessoal é pequeno.

TLV70433

TLV70433 foi introduzido anteriormente, a entrada suporta até 24V, por isso tem sido usada na ocasião de 12V a 3,3V, mas o calor é inevitável, desde que a carga possa ser garantida dentro da faixa de 50mA (suporte de chip letra 100mA), deve ser um problema. Grande, os parâmetros de fabricantes estrangeiros podem ser confiáveis, mas eles estão esgotados agora:

resumo da solução, não preciso porque está fora de estoque (na verdade, eu acho que muitas soluções são melhores do que este chip, este chip está instalado em mim há muito tempo), não quero usá-lo = =!)

Epílogo

Originalmente, eu só queria gravar alguns circuitos, mas não esperava falar sobre muitos elementos na seção anterior. Eu sinceramente digo que tudo é baseado em minha própria experiência, e modifiquei palavra por palavra. ajudou !

Além disso, não esqueça que o foco deste artigo é atrair novas ideias. Espero que você me dê alguns conselhos. Se você tiver um bom chip de conversão de energia, pode compartilhar a solução! Obrigado!