¿Es mejor impulsar o buck?

Estoy haciendo un extractor de humos de soldadura a partir de un viejo ventilador de PC (PWM de 4 pines), impulsado por un PIC de rango medio.

El ventilador necesita 12 V a un máximo de 0,28 A para la alimentación y un PWM de 5 V a un máximo de 5 mA para controlar las RPM. Entonces, ejecutaré el PIC a 5 V y, por lo tanto, necesitaré 5 V y 12 V disponibles. Supongo que el PIC no consumirá mucha energía en comparación con el ventilador, aunque también planeo tener un sensor de proximidad IR para poder aumentar la velocidad del ventilador cuando mis manos se muevan hacia lo que sea que esté soldando y luego disminuir nuevamente cuando He terminado.

Todavía no he decidido si usar una verruga de pared o baterías, pero me gustaría saber los pros y los contras de las opciones disponibles.

Entonces, como ejemplo, supongo que podría alimentar el sistema con una verruga de pared de 5 V y usar un convertidor de refuerzo de CC para obtener los 12 V para el ventilador.

O bien, podría alimentar el sistema con una verruga de pared de 12 V y usar un convertidor reductor de CC para obtener 5 V para el PIC, etc.

Además del costo y la disponibilidad de las piezas, ¿qué criterios existen para decidirse por un camino u otro? Este es un proyecto personal único, por lo que las consideraciones comerciales son menos importantes (aunque siguen siendo interesantes), creo que puede haber problemas prácticos que desconozco (por ejemplo, ruido entre los rieles de alimentación, ¿eficiencia?).

¿Podría alguien darme una idea de cómo se toman estas decisiones?

Ninguno de los dos. Para 5 o 10mA, utilice un regulador lineal de 12V a 5V. Por debajo de 10 mA, no será menos eficiente que un dólar, y será más simple.
@BrianDrummond Gracias: originalmente desconté los reguladores lineales porque pensé que eran menos eficientes que los dólares. ¿En qué momento tendría sentido cambiar? Quiero decir, 10 mA está bien, ¿pero 20 mA no? 100 mA? ¿Dónde está dibujada la línea?
@BrianDrummond, ¿por qué un regulador lineal sería mejor por debajo de 10 mA? ¿No sería siempre menos del ~ 40% eficiente?
Pero estoy de acuerdo, el regulador lineal de 12V a 5V es la solución más fácil.
no se trata solo de la cifra de eficiencia principal de lineal frente a conmutación, sino del costo de los componentes para uno frente a otro, y ese lineal rápidamente comienza a generar calor que debe tratarse, lo que cuesta dinero y compromete la confiabilidad. No hay una cifra de mA para donde la conmutación es preferible a la lineal, hay muchas variables en cada escenario.
Mire la eficiencia de los reguladores de conmutación: generalmente se caen a bajas corrientes porque ellos mismos toman algo de corriente, tal vez tanto como su PIC.
¿Por qué molestarse con la velocidad variable para empezar? Simplemente haga que el ventilador funcione a pleno rendimiento todo el tiempo y ahorre tiempo para sus proyectos 'reales'.
@whatsisname Buen punto, ¡pero la velocidad variable es parte de la diversión! Es útil, pero también parte de mi proceso de aprendizaje, obtener algo de detección de PWM e IR para agregar al conocimiento gradual que estoy adquiriendo en mi tiempo libre.

Respuestas (2)

Para esta aplicación, un convertidor reductor o elevador sería excesivo. Su mejor opción probablemente sería tener una fuente de 12v y luego reducirla a 5V por separado con un regulador lineal. Barato, pocas piezas, lo más probable es que ya tengas piezas, etc.

La caída de voltaje con un regulador lineal genera calor en función de la corriente consumida a través del regulador y la caída de voltaje. Esto no debería ser un problema ya que es probable que el PIC no consuma mucha corriente.

Sin embargo, una forma simple de "engañar" para reducir el voltaje lo suficiente como para que el regulador no tenga una gran caída de voltaje es colocar uno o más diodos en serie antes del regulador y usarlos para reducir el voltaje en ~.7v a 1.4v cada uno dependiendo del diodo. Bajar el voltaje a 7v para un regulador de 5v debería estar bien y permitir suficiente margen para la caída del regulador. Nuevamente, diseño simple y piezas que puede encontrar fácilmente en el estante o incluso rescatar de cosas viejas.

Salud

Me gusta el "truco", gracias! Cualquier diodo estaría bien? Tengo un montón de 1N4148, pero necesitaría siete en serie para bajar ~ 5V. ¿Tal vez sería útil poner un LED en serie de todos modos para poder ver cuándo está encendido?
@RogerRowland si su corriente máxima es ~ < 20mA, ir con un LED (espere un Vd de aproximadamente 2V) es una idea viable; tenga en cuenta, sin embargo, que si bien los diodos normales comúnmente tienen un rango de 1A-ish, los LED comunes son (según el tamaño y el color) clasificado en un rango de 10 mA.
Vaxquis tiene razón, sería mejor usar diodos de potencia cuya clasificación actual sea típicamente 1A más o menos. También podría usar un diodo zener para bajar el voltaje si tiene un zener. Recomiendo tratar de comprar algunos diodos de la serie 2$ 1n400x de Radioshack si puede encontrar uno que todavía esté abierto. Tienen una gran variedad de diodos de potencia disponibles, y todos deberían tener la caída de voltaje directo que figura en el paquete.
Tenga en cuenta que el truco del diodo no mejora la eficiencia, ya que la pérdida de energía simplemente se desplaza del suministro lineal a los diodos. Simplemente significa que el lineal no se calentará tanto.

Si el sistema de 5 V es de baja corriente (es decir, 10 s de mA, como se anticipa de una pequeña MCU PIC que no hace mucho), incluso un regulador lineal de 12 V a 5 V estaría bien para alimentar la electrónica, y luego un regulador de nivel lógico. El MOSFET de puerta impulsado desde un PIC GPIO, con la unidad de lado bajo del ventilador desde el suministro de 12 V, debería funcionar bien (también sugiero cambiar la alimentación al ventilador, no solo confiar en su señal de entrada PWM para controlarlo - no todos los ventiladores que tienen control de velocidad PWM incorporado (a diferencia de PWM en realidad la entrada de energía al ventilador) se pueden controlar hasta la velocidad cero).

Si, por otro lado, otros circuitos de 5 V elevan su corriente hasta, digamos, > 100 mA, y usted está bajando 7 V, eso es 700 mW o más, una cantidad no insignificante de calor con la que lidiar, probablemente requiera un disipador de calor, que es costo adicional y tamaño. En ese caso, podría ser preferible un conmutador reductor para la electrónica. Especialmente si su MCU era puramente digital (no se necesita funcionalidad analógica), entonces podría ser aceptable un conmutador reductor relativamente barato y ruidoso que proporcione 5V @ 100mA con 100mVpp de ruido. Con una eficiencia del conmutador reductor del 80-90%, con corrientes tan bajas, solo necesita la capacidad de corriente más barata y liviana de los componentes del conmutador.

Como regla general, es mejor resistir que impulsar, si tiene la opción, y aquí tiene la opción. Ese ventilador consume casi 4 vatios (12 V * ~0,3 A), por lo que derivar esos 12 V de un suministro de 5 V de un convertidor elevador (que también tendrá una eficiencia de alrededor del 80-90 %) significa que se requiere casi 1,0 A del suministro de 5 V, que desde una perspectiva de fabricación, lo convierte en una opción de fuente de alimentación más costosa: transformador, puente rectificador, inductor y MOSFET con clasificaciones de corriente más altas, etc. No está mal, solo que no es tan deseable en comparación con la opción de alimentación de 12V.

Muy útil, gracias: no había considerado usar el PIC para cambiar la alimentación del ventilador, la hoja de datos implica que PWM con menos del 20% del ciclo de trabajo detiene el ventilador, pero no hace daño permitir un ventilador diferente en el futuro. Parece que sería mejor probar y medir cuidadosamente mis requisitos de energía antes de decidir. De todos modos, +1, muy agradecido.
¿Es mejor impulsar o buck?
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