Понижающее / понижающее напряжение в ограниченном пространстве

Я проектирую небольшую печатную плату. Напряжение питания 12В, но мне нужно еще и 5В с подачей максимум 250мА.

Наиболее очевидным решением является использование стабилизатора напряжения - их много, и некоторые, такие как MCP1702/1703, поддерживают большие токи. Проблема, конечно же, в рассеиваемой мощности, которая составляет (12–5 В) * 0,25 А = 1,75 Вт .

SMD-корпуса имеют очень высокое тепловое сопротивление - глядя на руководство MCP1702/1703, они составляют 110K/W для SOT89 и даже 336K/W для SOT23A. При максимальной температуре 125°C и комнатной температуре 25°C максимальное рассеивание тепла для SOT89 составляет 0,9 Вт . Я нахожу это относительно небольшим, так как у SOT89 даже есть термопрокладка.

Так есть ли какое-то решение, например, положить большой кусок меди на печатную плату или, возможно, даже приклеить кусок алюминия к корпусу SOT89?

В качестве альтернативы я мог бы использовать импульсный регулятор. Однако для них обычно требуется несколько дополнительных элементов — например, для TPS54202H требуется шесть, на четыре больше, чем для стандартного регулятора напряжения.

Есть ли обходной путь для этой проблемы - получить 5 В 250 мА, но не занимая много места? Каков ваш опыт?

Спасибо за ваши предложения.

Редактировать: Резюме: если я использую регулятор напряжения, необходимы только два дополнительных элемента и используется только около 40 мм2, но рассеивание тепла слишком велико. Если я использую импульсный регулятор, рассеивание тепла очень мало, но используется много места, так как необходимы шесть дополнительных элементов. Я надеюсь использовать менее 50 мм2 и элементы, которые можно было бы припаять вручную.

Длинная цепочка комментариев превысила допустимое для комментариев. Поэтому оно перенесено в чат и должно быть продолжено там (ссылка ниже). --- Поскольку это массовое перемещение комментариев в чат может быть выполнено только один раз для каждого вопроса, любые дальнейшие комментарии, размещенные здесь для обсуждения / уточнения вопроса, могут быть удалены без предварительного уведомления. Держите это в чате, пожалуйста! Когда кто-то получит достаточно информации из чата, чтобы опубликовать ответ, сделайте это как обычно. Спасибо.
Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .

Ответы (2)

Monolithic Power Systems предлагает целую линейку преобразователей постоянного тока со встроенным стабилизатором и катушкой индуктивности, некоторые из которых имеют очень малые размеры (всего 3x3 мм). Какое-то время они были моим фаворитом. У TI также есть линейка преобразователей со встроенными индукторами. Есть и другие, но это были бы мои лучшие два. Они очень просты в использовании, для установки выходного напряжения нужны только байпасные конденсаторы и делитель напряжения.

В более дешевом подходе можно использовать микросхему переключателя SOT-23 от таких компаний, как Diodes Inc, Richtek и т. Д. При номинальной мощности, о которой вы говорите, вы можете использовать низкопрофильный индуктор 2x2 или 2x2,5 мм.

Спасибо за предложение. Кажется, что интегрированные катушки индуктивности трудно найти (я искал Mouser и Monolithic Power Systems для 5V и не мог найти). Поэтому я думаю, что низкозатратный подход — это то, что мне нужно. Кстати, индуктор из решения Маркуса Мюллера (10 мкГн и 200 мОм) на самом деле довольно большой (3,5 мм x 2,8), плюс требуется делитель напряжения, что, к сожалению, делает все относительно большим (для моего приложения).
@Pygmalion, какое у тебя приложение?
@BruceAbbott Я делаю декодер DCC - это устройство, которое встраивается в модели локомотивов, а это означает, что места действительно мало. Я оптимизирую печатные платы часами, чтобы сэкономить доли миллиметра.
Diodes Inc AP3211 может работать с катушкой индуктивности 4,7 мкГн размера 2520. Вход 4,5 ~ 17 В. диоды.com/part/view/AP3211#tab-details
И подходящий индуктор: mouser.com/ProductDetail/Taiyo-Yuden/MAMK2520T4R7M
@Pygmalion, это то, что я подозревал (в настоящее время я разрабатываю декодер DCC для очень маленьких локомотивов масштаба N, поэтому я понимаю ваши опасения).
К сожалению, для AP3211 требуется дополнительный загрузочный конденсатор, так что мы, по сути, вернулись к исходной точке.
@BruceAbbott Я пытаюсь сделать декодер, совместимый с NmraDcc.h, на основе работы Джеффа Бунзы, напрямую используя микросхему и делитель напряжения вместо оптопары. Интересно, могу ли я включить звук с помощью DFPlayer, и в этом случае мне нужна линия 5 В с большими токами. Если вы движетесь в одном направлении, возможно, мы могли бы поделиться опытом.

Понижающий преобразователь — правильный выбор; не знаю, где впечатление, что им нужно много места; многим требуется ровно три внешних компонента (катушка индуктивности и конденсатор на выходе, один на входе для развязки), ровно на один больше, чем ваш LDO (который вы все равно хотели бы оснастить входным развязывающим конденсатором). Если регулятор имеет регулируемое выходное напряжение, вам также понадобятся два резистора в качестве делителей напряжения, правда.

Лично я бы не стал заставлять себя проектировать так плотно, но я думаю, что с микросхемой Buck SOT23-5, развязкой 0603 на входе, 0805 на выходе и резисторами 0402 или 0201 вы получите меньше чем 10 мм × 7 мм пространства на плате.

Пример оформления (четыре клика, три введенных числа): https://webench.ti.com/appinfo/webench/scripts/SDP.cgi?ID=3803E93DAF24BA56

Подсчитайте внешние компоненты: это 5, даже если вы включите и Cinx, и Cin, один из которых вам может даже не понадобиться, если он уже есть на вашей плате.

схематический.

Это без проблем поместится в пределах 50 мм², которые у вас есть, с пассивами 0805.

Быстрый расчет, ошибающийся в сторону «больше, чем нужно»

  • ИС понижающего преобразователя (в примере используется один в корпусе SOT23-5): 3 × 2 мм для ручной пайки = 6 мм²
  • три конденсатора и два резистора в 0805 с отпечатком для ручной пайки: длина 4 мм, ширина 1,25 мм = 5 мм² каждый (это действительно очень удобно паять), поэтому всего 25 мм²
  • Катушка индуктивности 10 мкГн, номинал около 1 А: они существуют в корпусах 2012 года, поэтому занимаемая площадь для ручной пайки будет составлять около 5 мм × 2,5 мм, 7,5 мм².

Всего 38,5 мм².

Длинная цепочка комментариев превысила допустимое для комментариев. Поэтому оно перенесено в чат и должно быть продолжено там (ссылка ниже). --- Поскольку это массовое перемещение комментариев в чат может быть выполнено только один раз для каждого ответа, любые дальнейшие комментарии, размещенные здесь для обсуждения ответа, могут быть удалены без предварительного уведомления. Держите это в чате, пожалуйста! Спасибо.
Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .
Понижающее / понижающее напряжение в ограниченном пространстве
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v