18 KiB
Saldatore USB-C
- https://www.printables.com/model/1127227-gridfinity-alientek-t80t80p-tool-holder-5x1 modello di un holder gridfinity per il t80p, possibile usarlo per confrontare le dimensioni delle punte
- https://www.printables.com/model/1548831-miniware-ts21/files modello a dimensione vera di un ts21, utile per confrontare le dimensioni
- https://www.printables.com/model/1435424-sliding-box-for-miniware-ts21 case per ts21 con storage per punte
Monitoring della Potenza di Uscita
Tocca necessariamente leggere la tensione di uscita e la corrente. Posso leggerla sia in ingresso che in uscita, solo uscita o solo ingresso.
Monitoring della tensione:
- Partitore resistivo: non costa nulla e va bene
- Minitoring della corrente: va fatto in high-side (per non rompere il percordo di terra), quindi la tensione a modo comune sulla resistenza di shunt è comparabile con la VBUS. Ci sono pochi operazionali che vanno bene e in generale ho veramente poco spazio.
- Opzione con operazionali: alto numero di componenti, almeno 5 resistenze, due condensatori e l’operazionale, basso costo solo forse.
- Opzione con integrato: pochi componenti ma il costo diventa di almeno 1 euro per componente.
Di monitor di corrente esistono con uscita di tensione, uscita di corrente o uscita digitale.
- TPA191A2, amplificatore per resistenze di shunt che supporta resistenze molto piccole (6mOmh), basso drift e anche basso costo. Però deo usare un pin dell’ADC integrato del micro.
- INA230, monitor di potenza, legge sia tensione che corrente con una resistenza di shunt, funziona sia in high side che low side e comunica con I2C. Costa circa 4 volte tanto.
Contatti per la Punta
- https://gemini.google.com/u/1/app/e4471496c44c6df4?redirect=home&hl=it-CH&pageId=none, https://docs.google.com/document/d/1U8rUoMMFAPvZ7w_13txEcqI1aR3U4lESME8EN6RBatY/edit?pli=1&tab=t.0
- https://gemini.google.com/u/1/app/d3044d69355f695f?pageId=none
Induttori
In ogni caso gli induttori sono esterni.
Dalla dimensione dell’induttore si determina poi la frequenza di switching, la capacità di ingresso e uscita (in base al ripple) e altre cose.
Package 4.1x4.1mm
Valore 1.5uH
Esempio: https://www.lcsc.com/product-detail/C50326262.html
ce ne sono molte
Alcune risorse:
- https://www.monolithicpower.com/en/inductor-selector-tool
- Selecting Inductors for Buck Converters
- https://it.wikipedia.org/wiki/Convertitore_buck
Versione con Buck Discreto
Una soluzione sarebbe di costruire un buck sincrono con componenti discreti
Basic Calculation of a Buck Converter's Power Stage
MOSFET
Meglio usare un doppio mosfet integrato in configurazione half-bridge. Esistono tipi con due N-MOS e tipi con P-MOS e N-MOS. La versione con due N-MOS è la migliore in termini di efficienza ma richiede necessariamente un driver particolare con circuito di bootstrap.
Alcuni MOSFET:
- https://www.lcsc.com/product-detail/C155503.html
- https://www.lcsc.com/product-detail/C3289384.html
- https://www.lcsc.com/product-detail/C485677.html
- https://www.lcsc.com/product-detail/C464808.html
- https://www.lcsc.com/product-detail/C269268.html
Potenza persa sul mosfet:
Qg=5.6nC, I=2A, Io=7.2A, Rdson=10m, vin=28, vout=18, fsw=1MHz (mosfet vishay)
Pupper=0.535W, Plower=0.185W
Ptot=0.72W
Driver
Esistono diversi driver, per questo caso servono driver o half-bridge oppure apposta per buck sincroni, il primo richiede due segnali PWM per controllare ognuno dei mosfet separatamente, mentre il secondo accetta un solo segnale PWM.
Una specifica importante è la corrente di uscita che determina il tempo di switching dei mosfet. Vedi questa presentazione per capire di cosa si parla, ma deriva dalla velocità con cui si riempie la capacità di gate.
Alcuni Driver:
- https://www.lcsc.com/product-detail/C2676972.html https://www.lcsc.com/product-detail/C460680.html
- IR3537 / CHL8510
- https://www.lcsc.com/product-detail/C603956.html?s_z=n_NCV51511
Versione con Buck Integrato
Si può usare un buck integrato (switch e controllore) e regolare la tensione di feedback con il microcontrollore, ottenendo la tensione che volgio io.
https://www.youtube.com/watch?v=hyLYPu-4EN8
Non è una cosa troppo comune ne tanto facile da fare, alcuni dicono che con l’ADC del micro non si va da nessuna parte, altri dicono di si ma di usare un ADC in corrente. Alcuni riferimenti:
- https://forum.allaboutcircuits.com/threads/digitally-controlled-buck-converter.75554/
- https://www.ednasia.com/use-a-current-mirror-to-control-a-power-supply/
- https://electronics.stackexchange.com/questions/700494/mcu-controlled-buck-converter-ic
Uno dei problemi di questo approccio è che i buck commerciali, anche di alta potenza sono fatti per essere “buoni”, poco ripple e tensione molto precisa. Mentre qello che serve a me è di rimanere sotto la potenza nominale impostata, quindi è molto overkill. Inoltre molti dei buck di alta potenza usano molti componenti di contorno aumentando ancora il prezzo.
Ricerca su Gemini: https://gemini.google.com/app/65933a590936e3ec
Lista di buck fighi:
- SiC461 la Vishay ha addirittura un calcolatore fatto apposta: https://vishay.transim.com/landing
SY8308https://www.lcsc.com/product-detail/C125897.html, https://www.lcsc.com/product-detail/C207642.html- AOZ2261AQI
- XR76203 da usare il xr76208
- https://www.lcsc.com/product-detail/C3188410.html Datasheet in inglese
- NDP13802QB oppure https://www.lcsc.com/product-detail/C7420585.html?s_z=n_ndp1480
- TPS56837Hx …HA non ha il discharge ma costa di più
Saldatori che usano questo metodo:
- Solder ninja pen, hardware, software, ironos. Soli 45W ma usa un buck integrato TPS621351 quindi il software di controllo è quello. Usa questo DAC (DAC5311) per controllare il feedback del buck.
- iFixit Hub le schematic sono pubbliche, 100W ma dalle recensioni non sembra arrivarci davvero. Usa un MP2329 buck fino a 20V di Vin e il dac integrato dell’STM32 per controllare il feedback. Le dimensioni del controllore sono piccole, forse per questo non riesce ad arrivare ai 100W senza andare in protezione.
Versione con Half-Bridge e Micro
La differenza di questo approccio è l’uso di un half-bridge che però ha anche integrato il driver per i mosfet. In questo modo l’interità del controllo deve essere fatta dal microcontrollore però si risparmia sulle feature inutili e tutti i componenti di contorno che ne vengono.
Alcuni MOSFET:
Ricerca su Gemini: https://gemini.google.com/app/7377e4ba09fedab9
Calcolo dell’efficienza:
- https://fscdn.rohm.com/en/products/databook/applinote/ic/power/switching_regulator/buck_converter_efficiency_app-e.pdf
- https://www.ti.com/lit/an/slvaeq9/slvaeq9.pdf?ts=1769284164843&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F
- https://www.hajim.rochester.edu/ece/sites/friedman/papers/ICECS_10.pdf
Buck Multifase
Per ridurre il picco di corrente dall’ingresso bisogna necessariamente aggiungere più buck in parallelo.
https://www.ti.com/lit/an/slva882b/slva882b.pdf
Il picco di corrente di un buck è pari alla corrente media di uscita più la metà del ripple di corrente, che per design è maggiore al 40%. Quindi a livello di corrente di picco non si è migliorato nulla.
Nel buck multifase il picco di corrente è diviso per il numero di fasi, quindi per me ne bastano due.
L’implementazione di un buck multifase, per essere abbastanza compatta, deve essere fatta o con power stage integrati controllati dal microcontrollore, o in modo discreto con mos e driver. Ho scelto mos e driver 2x2mm.
alcuni n-mos doppi:
Alcuni gate driver:
- BDR2L00
- NCP81161 NCP81151
- https://www.lcsc.com/product-detail/C41414784.html?s_z=s_Integrated%2520Circuits%2520%28ICs%29%257CPower%2520Management%2520%28PMIC%29%257CGate%2520Drivers
Filtro Pi per Ridurre i Picchi di Corrente
Dato che non me ne frega un cazzo che la tensione o la corrente di uscita sia costante, ma solamente che la corrente di ingresso sia stabile e non abbia picchi, allora la soluzione più semplice è di usare un filtro pi passa-basso per filtrare le componenti armoniche della corrente
https://resources.altium.com/it/p/pi-filter-designs-power-supplies
Non serve allora che si usi nessun tipo di controllore, basta che la frequenza di PWM della parte switching sia maggiore della frequenza di taglio del filtro.
Si risparmia in termini di spazio perchè basta un mosfet e il suo driver, allora posso rendere l’induttore più grande e usare pochi condensatori. Inoltre in termini di controllo è molto molto più sempplice, si risparmia su DAC, resistenze di precisione e altri componenti particolari. Essendo un solo NMOS allora anche la dissiapzione è minore e le perdite switching possono essere piccole rispetto al buck dato che la frequenza di switching rimane sulle decine di kHz.
Induttori
| MODELLO | VALORE | DCR | PACKAGE |
|---|---|---|---|
| https://www.lcsc.com/product-detail/C5329540.html | 10u | 27m | 6.6x6.4 |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C51913009.html | 10u | 30m | 6.6x6.4 |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C49261494.html | 10u | 30m | 6.6x6.4 |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C51913007.html | 4.7u | 15m | 6.6x6.4 |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C50326286.html | 4.7u | 15m | 6.6x6.4 |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C49261490.html | 4.7u | 15m | 6.6x6.4 |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C49261301.html | 4.7u | 15m | 6.6x6.4 |
| FC-ALX 4030D-2R2MT | 2.2u | 11m | 4.2x4.2 |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C50345893.html | 2.2u | 23m | 4.2x4.2 |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C45385247.html | 2.2u | 22m | 4.2x4.2 |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C39846868.html | 2.2u | 19m | 4.2x4.2 |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C5370911.html | 3.3u | 17m | 5.3x5.1 |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C5370910.html | 2.2u | 12m | 5.3x5.1 |
Un problema è la corrente di inrush che spengerebbe l’alimentatore, quindi bisogna attivamente limitare la corrente ed effettuare un soft-start. Esistono vari integrati fatti apposta.
Integrati per protezione di inrush (efuse, hotswap controllers, etc.):
- MX26631DL
- https://www.ti.com/product/TPS2663
- DPS1135 https://www.lcsc.com/product-detail/C2150216.html?s_z=n_DPS1135
- https://www.maxinmicro.com/products/dzbxs/wzgl
- https://www.lcsc.com/product-detail/C47967144.html?s_z=n_LMX5069DL
- RT1720
- TPS249x
- TPS25980
High-Side Gate Drivers
Switch per Input Side:
Condensatori
https://article.murata.com/en-eu/article/temperature-characteristics-electrostatic-capacitance
Altri Componenti
Bottoni
Induttori per regolatore 3.3V
| MODELLO | PACKAGE | AMP RATING | DCR |
|---|---|---|---|
| https://www.lcsc.com/product-detail/C486332.html | 0805 | 550mA | 270mΩ |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C48689504.html | 1008 | 1.4A | 270mΩ |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C52741389.html | 1008 | 1A | 380mΩ |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C52741377.html | 0806 | 820mA | 545mΩ |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C5289257.html | 1008 | 520mA | 810mΩ |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C52741450.html | 1008 | 1.1A | 320mΩ |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C53198536.html | 1008 | 1.6A | 245mΩ |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C216121.html | 0806 | 700mA | 500mΩ |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C5451617.html | 1008 | 1.05A | 360mΩ |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C602017.html | 1008 | 1.1A | 305mΩ |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C601999.html | 0806 | 820mA | 500mΩ |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C5832375.html | 1008 | 1.6A | 245mΩ |
| https://www.lcsc.com/product-detail/C5832361.html | 1008 | 1.6A | 270mΩ |
Encoder
Doveviene usato l’encoder che mi piace:
- https://www.instructables.com/Arduino-Walkie-Talkie/
- https://www.reddit.com/r/embedded/comments/1qjdnbd/early_build_of_ui_for_midi_pedal_adapter_im_making/?tl=it&sort=new
- https://flatfootfox.com/the-typeboy-mk-ii/
- https://github.com/Architeuthis-Flux/JumperlessV5/tree/main/Jumperless23V50/Footprints%20and%20Symbols/JumprlessFootprints.pretty