調整されていない5V電源から調整された5V電源を作成する方法

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特定のシングルボードコンピューター*と数百のWS2812B「スマート」RGB LED * を含むプロジェクトがあり、すべて5V電源で動作しています。

5ボルト、15アンペアの無調整電源を使用しています。安定化されていない電源でLEDは大丈夫ですが、私が使用しているマイクロコントローラは、電圧が安定していない場合に問題が発生する傾向があります。

1つの電源からすべてを実行したいので、未調整の15A 5V電源から約1アンペアの調整済み5V電力を作成したいと思います。

この電力変換器をPCB上に構築したいので、事前に作成されたボードではなく、実装可能な設計を探しています。私の最終的なデザインは、Piハットになります。つまり、PiのGPIOポートにクリップし、上に座ります。

これはすべて手動で（スルーホールまたは表面実装）はんだ付けされるため、理想的には必要以上の部品は含まれません。これは1回限りですので、コストは心配ですが、私はお金を節約しようとはしていません。

これを行うことができるボードにどのような種類の電力変換回路を構築できますか？1アンペアのみを変換すると、重大な熱問題が発生しますか？

私はこれを私に代わって設計するように誰かに求めているのではなく、正しい方向に私を向けています。

* WS2812Bは、5050パッケージに統合された「インテリジェント」シリアルデータ制御LED RGB光源です。接続は、デジタルシリアルイン/アウトに加えて5Vとグランドです。ピン。また、高精度の内部発振器と（内部で生成された）12V定電流駆動も含まれています。デバイスは直列チェーン（Doutから次のDin）に接続されており、単一の直列接続で最大1024個のデバイスと5メートルの長いストリングを使用できます。
詳細については、こちらのデータシートをご覧ください

* Raspberry Pi 2 B

power-supply dc-dc-converter

— HighInBC
ソース

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私はここに新しいので、もし私に投票権を残した人がその理由を説明できれば、それは私が次回良くなるのに役立つでしょう。

— HighInBC

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彼らはあなたが新しいので、これは買い物の質問だと間違って考えており、Arduino / RPiに言及しました。この周りの人々は、それらに言及する人を嫌います。私はそれがまだ独力で移行されていなかったことに驚いています。

— 通行人

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これを念頭に置いて、次回は「小さな5Vコンピューター」と呼びます。

— HighInBC

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最終用途は重要ではありません。同じ電圧の調整されていない変圧器を調整する方法についての質問は、正真正銘の話題です。

— 通行人

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この問題についてオリンをあまりにも真面目に話さないでください（しかし、技術的なことについては彼に完全に注意してください）-これは彼との繰り返しの政治的な問題です。[[:-)]] Olinに対する私のコメントをあまりにも真剣に受け取らないでください。彼の技術的な能力に関するコメントを除いて、これは定期的なものです...。->異常終了：保留中の再帰ループが検出されました。|| O28のWS2812Bのコメントは正しいかもしれません。または、偶然のダウンボッターが、毎日の贈り物としてあなたを選んだかもしれません。

— ラッセルマクマホン

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XL6009コンバーターのデータシートには、非反転ブーストバックコンバーター用のものを含むいくつかの参照回路図があります。

上記の式に従って、R2を3.0Kの抵抗に置き換えて、12Vではなく5Vを出力するように調整する必要があります。入力範囲は出力電圧と電流に依存するため、未調整の5Vソースは5Vの調整出力の範囲内にある必要があります。

— ドミトリー・グリゴリエフ
ソース

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XL6009のデータシートには、入力電圧が5V〜32Vの範囲であることが記載されています。規制されていない5V電源が5V未満に低下した場合、それは問題になりませんか？

— HighInBC

1

公正な発言、実際。私はこのチップにリチウムイオンを入力（3.7〜4.2V）として問題なく使用しました。たとえば、このサイトはXL6009ベースのブーストコンバーターが3V 以上で動作すると主張していますが、仕様はそれを保証しません。

— ドミトリーグリゴリエフ

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私はいつでも仕様を現実のものにします。

— HighInBC

少なくともXL6009の絶対最大定格では、5Vを下回ることを禁じていません。ただし、要求された効率または完全な4Aスイッチング電流が得られない可能性があると思います。言及してくれてありがとう、私は仕様のこの行を見落としていました。

— ドミトリーグリゴリエフ

別の解決策は、調整回路を調整されていない電源に追加して、調整された5v 1Aと調整されていない5v 15Aを提供することです。規制されていない5vのソースを「タップ」します。

— ギル

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必要なものは、「非反転昇降圧コンバータ」と呼ばれます。それを実現できるスイッチモードコンバータには、いくつかの異なるトポロジがあります。

残念ながら、それらはすべて単純な降圧コンバータ（ステップダウンのみ）またはブーストコンバータ（ステップアップのみ）よりも複雑です。

簡単なグーグルは、オプションを比較するTi appnoteを見つけました。http://www.ti.com/lit/an/slyt584/slyt584.pdf

ナショナルセミコンダクターには、webbenchと呼ばれるオンラインツールがあり、このツールを設計してくれます。私が見つけた唯一の欠点は、はんだ付けするPITAである部品を選ぶのが好きだということです。

— ピーター・グリーン
ソース

+1これは良い情報です。ちょっとした読書があります。

— HighInBC

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ナショナルセミコンダクターはもうないことをお知らせします。しばらく前にTIに買収されました。実際のところ、www.ti.com WebサイトでホストされているWebBebchデザインツールを見つけることができます。

— マイケルKaras

正しい方向に私を指しているように見えるので、私はこの答えを受け入れました。

— HighInBC

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5Vに線形調整するために十分にブーストすることを検討してください。効率は悪く、実用的ではないかもしれませんが、少なくとも合計を行う必要があります。

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ブーストコンバータとそれに続くリニアレギュレータは、セピックまたはデュアルスイッチバックブーストコンバータと全体的な複雑さがほぼ同じです。だから、私は多くのポイントを見るかどうかわからない。

— ピーターグリーン

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10ドル未満で小型のブーストバックコンバーターを購入できるのに、なぜ自分でビルドするのですか？私はこれに関してかなり前向きな経験をしています。それは小さく、薄型で、はんだ付けが簡単です（コーナーに4つの穴、入力用に2つ、出力用に2つ）：

参考までに、このもののサイズは44x21x13mmなので、カスタムPCBとRPiの間に収まる可能性があります。

— ドミトリー・グリゴリエフ
ソース

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前述したように、フォームファクターに適合する必要があるPCBを構築しています。確かにそのようなボードのコンポーネントとデザインを使用できます。

— HighInBC

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彼が既製のボードを探していないという質問で明確に述べられているのに、なぜそのように答えますか？彼はそれを明記していない場合であっても-これはどのような方法で質問に答えるされていない、人々は、勧告を買い物にない、学習のためのstackexchangeを読んで、読んelectronics.stackexchange.com/help/on-topicこのようなものは、コメントにする必要があります答えではありません（質問がある場合は、既製のボードに特に「いいえ」と言うので）

— -ScienceSamovar

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リンク上のコンバーターが高値であることは言うまでもありませんが、同じ（同じメーカーのものであっても）コンバーターがはるかに安い（各3ドル程度）

— ScienceSamovar

この既製のボードをカスタムPCBにスタックし、コンバーターを使用して、ホイールを再発明するのではなく、残りのデザインに専念できないのはなぜですか？最後に、もちろん、それはあなたの選択です。

— ドミトリーグリゴリエフ

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@DmitryGrigoryev、ポイントはそれを行う方法を学び、これらのスキルをさらなるプロジェクトに適用することです（たとえば、本番に行く場合、この種のことは本番では使用できません）。もちろん、事前に作成されたボードとすべての事前に作成されたコードを使用できますが、最終的には、回路が正確に何をするのかほとんどわからず、大きなモジュールを知っているだけです。とにかくそれはポイントではありません、私のポイントは、人が何らかの回路を作り、計算をする方法をあなたに尋ねた場合でした-彼にストアへのリンクを与え、「気にしないで、ただ購入する」と言うことは学習から彼を少し落胆させます。

— ScienceSamovar

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「5V規制」が必要であると宣伝された2012年から2013年のラズベリーパイは、起動に4.88〜5.02 V、動作を継続するには> 4.4Vが必要であることが判明しました。15Aのメイン電源が時々5.02ボルトを超えることがあるため、私はそれを信用しません。

緑色のLEDが常時オンになっている場合は、rPiに平行な緑色のペアで4.9ボルトで「オーバーフロー」として使用できます。これは、約4.8Vの最小輝度のしきい値から非常に明るく点灯します。 5.2V。15Aの電源から、2アンペアの定格ケーブルを、緑色LEDのペアのみで構成される「オーバーフローレギュレーター」ボードに接続します。通常、使用する電力はこれよりはるかに少ないはずです。目的は、rPiをオフにして、このボードで5V近くに落ち着くことです。必要に応じて、より長い2A電源ケーブル（抵抗のため）を使用します。規制されていない15A電源の種類によっては、「オーバーフローレギュレータ」ボード上に太いコンデンサが必要な場合もあります。5V rmsの無調整整流（最悪の種類の無調整）から、

次に、このボードからpiの「0」および「+5」ラインまでの十分な長さの2A定格ワイヤが必要であり、おそらくそこにスイッチがあり、これらの電源リードで1/20から1/8オームを目指します。（ほとんどのマルチメータは、適切な低さではありません）。rPiをオンにすると、緑が著しく暗くなり、rPiで安定した4.9Vが得られます。

こことTP1とTP2間の測定電圧をrPiフォーラムに投稿してください。これは4.9Volts（ "5"として広告される）が必要になると予想される場所です。

— メフィスト
ソース

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LEDを使用して電圧を調整することは、控えめに言っても専門的ではありません。結果として生じる電圧は、LEDが温まるにつれて時間とともに大きくドリフトします。また、完全に優れたLEDの無駄です。

— ドミトリーグリゴリエフ

ツェナーダイオードの方がはるかに適切です。

— ステファンポールノアック

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@ noah1989ええ、しかし、2Aを安定させるにはそれらの多くが必要なので、トランジスタを追加してリニアレギュレータを作成します。そして、入力電圧が5Vより低い可能性があることを考慮して、ブーストコンバーターを追加します。最終的には、最終的にはブーストバックコンバーターになります（個人的にではなく、誰かがこのアプローチに従うことを試みているだけです）。

— ドミトリーグリゴリエフ