¿Es este un buen diseño para un convertidor reductor de 5A?

He actualizado esta pregunta con las sugerencias en comentarios y respuestas. Asegúrate de leer todo.

Quiero hacer una PCB para un regulador de conmutación (convertidor reductor). Es un regulador basado en TL5001 , pero esto realmente no importa ya que el diseño es sobre la etapa de potencia, que es común a cualquier regulador de este tipo.

Esto es lo que tengo hasta ahora:

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La idea básica es hacer un suelo de estrellas. El centro de la estrella es el conector de la derecha, que es el conector de salida. Traté de mantener los rastros alejados del inductor (es un toroide pero no estoy seguro de cómo afecta a los rastros cercanos. C7 es el capacitor de entrada, colocado cerca del MOSFET, para proporcionar suficiente corriente durante la conmutación. Los componentes pequeños (C8/R10 y C9/R12) son amortiguadores para el diodo de captura y el MOSFET. Las experiencias anteriores con este circuito han demostrado que necesito un amortiguador, o de lo contrario recibo un timbre de aproximadamente 15 MHz. 10nf + 56R resuelve esto. La hoja de datos solo habla de un amortiguador en el diodo, no el MOSFET.

No hay ningún rastro entre la bobina y el diodo (línea amarilla delgada) porque no pude encontrar una manera de ejecutar un rastro de baja impedancia allí, así que soldaré un trozo grueso de alambre en su lugar.

El resto del circuito es el controlador PWM (TL5001) y el controlador MOSFET (2N2222/2N2907).

El pin de retroalimentación del IC no está conectado, pero es una almohadilla de soldadura (LSP1 a la izquierda) porque preferiría usar un cable de detección remota.

Las trazas se redondearán una vez que obtenga un diseño más definitivo, para reducir EMI (no sé si eso sea necesario)

Como puede ver, el tablero también es de una sola capa, ya que no tengo la capacidad de hacer tableros de doble capa en casa, por lo que la capa del plano de tierra está fuera de discusión.

Preferiría que las respuestas se ciñan al tema aquí, que es el DISEÑO del tablero. No estoy interesado en respuestas con respecto a:

  • El convertidor IC: Sí, sé que hay mejores que son más rápidos, más baratos y cualquier otro adjetivo que se le pueda poner. Pero tengo algunos TL5001.
  • El controlador MOSFET: Sí, sé que hay controladores MOSFET dedicados. Pero este par de 2222/2907 hace el trabajo que necesito.
  • Tableros de doble capa: como dije antes, no tengo la capacidad de hacer doble capa en casa.
  • "¡Pero puedes hacer que te los hagan por poco dinero!": Sí, lo sé. También sé que podría comprar un convertidor e incluso ahorrarme dolores de cabeza. Pero NO PUEDO hacer tableros (retrasos de 3 meses en el correo y restricciones de importación).
  • Cualquier cosa no relacionada con el diseño del tablero.

EDITAR:

Aquí hay un esquema. Vout para mí es variable 2-12V, Iout es 0-5A.

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EDITAR 2:

Aquí está el esquema correspondiente al diseño. Hay cambios mínimos en los componentes (añadir R13, R14 para el límite de velocidad de respuesta, R12, C9 para el mosfet de amortiguación).

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Editar 3:

Este es el tablero final que construí:

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Imagen del tablero terminado:

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Y aquí hay un video de él en acción: http://youtu.be/NXNk-duzGrI

Me preocuparía que el calor que sale del Q1 afecte a los componentes que lo rodean.
Un diagrama de circuito puede ayudar. Tal vez C7 esté un poco cerca de Q1, calentándolo y disminuyendo su vida útil.
¿Cuáles son los tamaños de traza? Creo que un plano "cuasi-tierra" en la misma capa podría funcionar mejor porque es más grande y no solo conduciría mejor, sino que permitiría que las corrientes de retorno fluyan según sea necesario y también ayudaría con la disipación de calor.
@IgnacioVazquez-Abrams, jippie: Sí, siempre trato de mantener los electrolíticos alejados de las fuentes de calor. Pero en este caso, construí una versión anterior y realmente no se calienta tanto. El disipador de calor simplemente "se siente caliente".
@ helloworld922, ¿quieres decir solo un vertido en el suelo de ese lado? Me preocupa que se produzcan bucles de tierra. El tamaño del trazo es de 2,54 mm y lo reforzaré con alambre soldado en el trazo si es necesario.
@hjf Hola :) ¿Qué son los bucles de tierra y cómo sucederán?
¿No tienes servicio de UPS/DHL en tu domicilio? Será mucho mejor que ordene en un lugar como itadstudio/seeedstudio y obtenga una placa de 2 capas hecha correctamente para este tipo de cosas. Tener solo un plano de tierra hará que este diseño sea 10 veces mejor. Además, tener una conexión a tierra en estrella realmente no sirve para nada en un convertidor de CC/CC, especialmente. una súper vieja bestia ineficiente de baja frecuencia como esta. Simplemente vierta el suelo tanto como sea posible. ¡Quieres una impedancia de tierra mínima!
@user36129 UPS/DHL/FedEx y otros pueden ser prohibitivamente costosos incluso cuando están disponibles. No todo el mundo tiene los servicios de mensajería baratos de lujo.
@AndrejaKo: por eso pregunto. Hoy en día, casi todos los países y regiones son reparados por ellos, es muy raro encontrar personas que no puedan obtener PCB de fabricación profesional a bajo costo. Y mejora tanto el disfrute como la productividad que este es definitivamente el primer paso para intentar emprender en este diseño. Si no, siempre podemos recurrir a cosas caseras y mejorar el diseño allí. Pero no sin antes explorar la ruta profesional.
@ user36129 ¡Estoy completamente en desacuerdo! La vía profesional ha sido descartada en la pregunta y suficientemente explicada. ¡Además, definitivamente puede descartar cualquier "disfrute"! Por ejemplo, el envío desde China a mí a través de UPS costaría alrededor de $80. Esto por sí solo puede hacer que el pedido entre en el rango donde tiene que pasar formalmente por la aduana, por lo que se debe usar un agente de envío que proporcione entre $ 70 y $ 80 adicionales para los honorarios del agente más la aduana y el IVA. Todo esto por un tablero que cuesta $5 hacer. Por supuesto, todo esto suponiendo que el pago en línea sea posible en primer lugar.
@user36129 El envío desde UPS/DHL/Fedex y cualquier otro es, como mínimo, $100. Los paquetes internacionales a Argentina ahora están limitados a 2 por año. Hay un impuesto de importación del 50% y un impuesto del 35% sobre "pagos internacionales". Entonces, aunque PODRÍA ordenar desde el extranjero, es obvio por qué no lo haré. (Hay fabricantes de PCB en Argentina pero el pedido mínimo es de 500)
Creo que necesitas ordenar las referencias del circuito en la obra de arte. No puedo ver R5 o R7 en ninguna parte y en el circuito, ¿por qué no se conectan a la salida de la bobina? Esto es algo básico amigo. Deberías hacerlo bien y no generar ambigüedades. OK, si eres un principiante, estás perdonado.
Con respecto a EMI, definitivamente no me preocuparía por redondear las trazas.
@user36129 Lo siento, pero tendré que estar de acuerdo con AndrejaKo en esto. $ 50 no es barato.

Respuestas (2)

Muchos reguladores conmutados incluyen diseños de ejemplo, como la pieza alternativa sugerida TPS40200. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps40200.pdf . La hoja de datos muestra el diseño del módulo de evaluación y un diseño sugerido. Si copia ese diseño, entonces su circuito probablemente funcionará.

Una cosa que encontré interesante es que los diseños de reguladores conmutados tienden a usar rellenos de cobre en lugar de trazas para conectar rutas de alta corriente y, al mismo tiempo, proporcionar algo de disipación de calor. Por ejemplo, en su diseño C10-C12 y el componente rectangular grande podría colocarse encima de un rectángulo sólido de cobre. Tenga en cuenta que los electrones tomarán el camino de menor impedancia.

¡Excelente! estos diseños son principalmente para SMD, pero creo que también puedo obtener algo de "inspiración" de estos.

No, no es un buen diseño. Los retornos a tierra que señalan estrellas son una buena idea, pero usaría una PCB de doble cara para un mejor diseño. El circuito tampoco te ayuda a obtener el mejor diseño. Idealmente, el pin 8 de U1 debería conectarse directamente a tierra en los grandes condensadores de suavizado y no tomar corriente en ninguna de sus longitudes que fluiría hacia esos tres grandes condensadores. U1 tiene que "medir" el voltaje de salida a través de un divisor de potencial y necesita una referencia estable de 0V para hacer esto.

Por cierto, el diagrama del circuito no coincide con el diseño: ¿dónde están los componentes de retroalimentación R5 y R6? ¿Dónde está CR1? Ya descubrí que C9 = C10/11/12 pero estás haciendo cosas que no puedo ver en el circuito. Esto es malo tío. De acuerdo, puedo ver que CR1 se ha convertido en D1, pero esto debe estar en Q1 para que funcione de manera efectiva, a menos que no le importe reemplazar Q1 de vez en cuando e interferir con la radio AM de sus vecinos.

En resumen, puede salirse con la suya con una placa de circuito impreso de 1 lado, pero se necesita hacer más trabajo.

Publique un circuito que coincida con la obra de arte también: no se nos paga para ayudar, así que no nos complique la vida.

¿Es este un buen diseño para un convertidor reductor de 5A?
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