学习了一下散热片的简单估算

2015-08-09 by Stavros

常用的板翅式散热器，其有效散热面积为：$$散热面积=(翅片高度\times2\times翅片数量+基板宽度)\times截断长度$$

有效散热面积和热阻的关系：

A(cm₂)	R_sa(K/W)
500	2.0
250	2.9
100	4.0
50	5.2
25	6.5

简单拟合得:$$R_\mathrm{sa}=23.3A^{-0.39}$$

总热阻$$R_\mathrm{tot}=R_\mathrm{sa}+R_\mathrm{cs}+R_\mathrm{jc}$$

注：R_sa为散热片向空气散热的热阻。 R_cs为器件和散热器的接触热阻，通过导热硅脂接触的取0.1~0.2K/W，加绝缘垫的取1K/W。 R_jc为器件内部热阻，见器件datasheet。

散热能力$$P=\frac{T_\mathrm j-T_\mathrm a}{R_\mathrm{tot}}$$。T_j为器件的允许工作结温，T_a为环境温度。

举例：一个宽50mm，翅片高10mm，8片翅片，截断长度为35mm的散热片，其有效散热面积为$$(10\mathrm{mm}\times2\times8+50\mathrm{mm})\times35\mathrm{mm}=73.5\mathrm{cm}^2$$

按上面的公式， $$R_\mathrm{sa}=23.3\times73.5^{-0.39}=4.36\mathrm{K/W}$$

给TOP3封装的BTA41散热，用硅脂接触，取 $$R_\mathrm{cs}=0.2\mathrm{K/W}$$

根据BTA41的datasheet，内部热阻 $$R_\mathrm{jc}=0.9\mathrm{K/W}$$

因此总热阻为5.46K/W。

BTA41的最大允许结温T_j125°C，环境温度取40°C，则有$$P=\frac{125^\circ \mathrm{C}-40^\circ \mathrm{C}}{5.46\mathrm{K/W}}=15.6\mathrm{W}$$

查BTA41 datasheet里的P-I_RMS曲线可得此时允许通过的交流电流有效值为16A左右。

迷你智能电源

2015-07-14 by Stavros

做了个简单的小电源，用一节18650供电，可以输出1.26V、1.8V、2.5V、2.85V、3.3V、5.0V和6.0V，共7种电压，可以通过USB给18650充电，如图：

原理图：

充电使用TP4056，充电电流为1200/1.5k = 800mA。LM3478接成SEPIC电路，既能升压也能降压。单片机ATtiny13输出一路PWM信号，经滤波后控制LM3478的反馈端，从而控制输出电压。三只LED用于指示输出电压。

源程序：

#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <util/delay.h>
#include <avr/sleep.h>
#include "misc.h …

带负载指示的USB一拖三充电器

2015-01-17 by Stavros

现在平板/手机之类一般都用USB充电了. 晚上睡觉前, 经常得两三个设备一起充电, 插座都不够用了. 如果能在一个充电器上做出几个USB口同时给它们充电, 岂不是很方便?

不过这么一来, 供电就比较成问题了. 现在的设备一般都需要1A以上的充电电流, 有的需要2A. 3个2A一起充就得6A, 4个就得8A. 前面如果用12V降压到5V, 80%效率的话, 5V 6A需要提供12V 3.2A, 5V 8A需要提供12V 4.2A. 能提供这么大电流的12V适配器倒是有, 但是不太便携了. 所以还是折衷一下, 输出4A电流, 这样前面用12V 2A的适配器, 勉强够用. 这样就不能同时充3个2A的设备了, 免得一不小心就冒烟. 安全起见, 最好是再加个负载指示, 随时知道输出多大电流.

电路如图, 从12V降压到5V, 用了AOSMD的AOZ1014. 这颗SOIC8的小芯片能提供最大5A的输出电流, 不过感觉不怎么踏实, 4A保险些. 输出电压用8.2k和1.5k电阻设定为0.8V * (8.2+1.5 …

直流电子管电源

2015-01-16 by Stavros

玩直流管, 供电是个大麻烦. 甲电还好办, 一节电池搞定; 乙电一般需要60~90V, 要么从市电变压整流再滤波, 要么就DC-DC升压; boost升压还不行, 得和甲电隔离才行, 不然玩2P2之类需要栅偏压的管子就麻烦了, 因此只能用flyback或者推挽的方式.

电路如图, CD4047接成多谐振荡器, 由两只74AHC1G00推动AO4800, AO4800的两只NMOS以推挽方式工作.

变压器的参数是... 忘了, 只好用LC表测量各绕组电感量, 初级分别是659uH和666uH, 次级则是188mH+188mH. 由此可算出匝数比是1:17. 按这个匝数比, 两个次级绕组串联, 锂电池电压从4.2V降落到3.5V时, 理论输出电压应该是118V~142V. 这个变压器不大, 线径很细, 内阻不小, 因此输出电压不会这么高, 给直流电子管供电还算合适.

AMS1117-ADJ提供甲电. 1117要求5~10mA的最小负载电流, 否则空载输出电压会偏高. 这里应该给它加个几百欧的电阻作为负载. 不是大问题, 算了吧.

用ATTiny13的ADC实现了简单的电池电量检测, 由红绿双色LED显示. 电池电压在4.0V以上时, LED显示绿色; 3.7V …

迷你电源

2013-09-10 by Stavros

用一节锂电boost升压到5V, 后面接LDO, 用MCU的PWM输出一个电压信号给LDO的ADJ脚, 实现了可调输出. 同时用LCD显示输出电压电流和电池电压. 不过效率似乎低了点, 一节锂电用不了多久. 下次试试把LDO换成buck降压芯片.

NE555升压实验_3

2013-04-22 by Stavros

之前试验各种升压电路的结论是, 要想实现从单节锂电升压到5V或更高、大电流输出, PWM ic必须具有以下几个性能:

工作电压足够低, 一般锂电终止放电电压定在3.0V上下, 因此PWM ic的最低工作电压最好是2.7V或者更低;
必须是推挽输出, 否则输出电流不够, MOS开关管要么不能完全导通, 要么不能完全关断, 两种情况都严重影响效率;

之前的实验里, NE555在5V升6.3V时表现良好, 但它的最低工作电压只能到4.5V, 不符合上述条件1. 于是想到能否用自举电路或者用7660倍压给NE555供电呢？搭电路实验, 结果如下:

使用自举电路时, 正常启动后, 输入电压可以一直低到1.8V都能正常升压工作; 但输入电压低于4.0V时不能启动. 可见此路不通.

使用7660倍压时可以在2.8V正常启动, 算是勉强达到要求, 可靠性还是不足.

可以再试试用BL8530、HT7750之类小功率升压ic为NE555辅助供电, 如果还是不行, 那就得放弃用NE555实现单节锂电升5V的思路了.

用LM2596搭建数控稳压电源

2013-03-23 by Stavros

常用的LM2596芯片可以方便地搭成各种降压式开关稳压电源, 但要用单片机来控制它的输出电压就稍微有点麻烦了——主要的思路有两种, 一种是使用传统的电位器控制方式, 用单片机控制数字电位器来代替模拟电位器; 另一种则是利用单片机的PWM或DAC输出一个控制电压, 引入到LM2596的反馈环路中. 这次试验的是后一种思路.

如图, 设输出电压为Vout, 控制电压为Vctrl, LM2596的反馈端电压为Vfb, 根据运放的基本性质可得：

Vctrl * R3/(R3+R8) + Vfb * R8/(R3+R8) = Vout * R9 / (R2+R9)

按上图的参数, 可以写为Vctrl * 10/11 + Vfb * 1/11 = Vout * 1/4

对于LM2596-ADJ, 其Vfb = 1.23V, 于是有Vout = 4/11 * (10 * Vctrl + 1.23 )

于是, 当Vctrl = 0V时, 输出电压为1 …

继续进行 NE555 boost 和 flyback 实验

2011-02-13 by Stavros

之前试过用NE555推MTD3055, 5V升6.3V的实验, 效果很好, 输出1A以上电流, 效率在80%到90%之间. 这次的电路图基本相同, 打算升压到125V左右, 再经过后面的线性稳压, 得到90V左右的稳定电压. 结果不太理想, 5V输入时闭环只能升到85V左右, 12V输入时可以达到130V, 效率50%~60%. 加大负载则效率迅速跌到30%. 从5V逐渐降低输入电压, 降到3.3V时仍能工作, 但带负载时(3W节能灯)不能从3.3V启动工作. 把振荡频率从25kHz提高到50kHz, 效率提高到接近70%, 但没有根本的改善. 再就是变压器的吱吱声实在是太烦人了.

下次的实验目标：

1)改用低Rds(on)的MOSFET代替IRFR420, 仍用boost方式, 看能不能稳定实现5V升到110V左右. boost没有噪音的优势还是很明显的.

2)继续绕变压器, 实现升压到400V, 同时也试试用74HC04、晶体管自激之类实现升压的可能性.

电路图:

又试了一下用NE555做boost

2010-04-13 by Stavros

555搭成多谐振荡器推动MOSFET，用C1815当作比较器，输入5V，输出6.3V左右，试着点了几个电子管的灯丝。结果如下：

	输出电压(V)	标称电流(A)	输出电流(A)	输入电流(A)	效率
空载	6.76	-	-	-	-
6U1	6.20	0.30	0.32	0.46	86%
6N2	6.19	0.34	0.33	0.48	85%
6F2	6.17	0.45	0.43	0.61	87%
6P1 …

车载充电器

2010-01-18 by Stavros

用LM2596T的标准电路搭了个12V输入/5V输出的降压变换器. 因为听说有人的点烟器座里面居然把正负极接反了, 充电器一插上就冒烟, 于是保险起见在2596的前面加了个整流桥.

整流二极管用B540C, 电感是在20mm磁环上绕了5T, 用LC表测了一下有40多uH, 够用了.

负载电阻用5.1欧 1/2瓦电阻. 这个电阻功率明显不够, 于是用长线把它接出来放进水盆里, 应该安全了.

一个负载电阻时, 输出电压5.00V, 电流0.98A, 输入电压12.0V, 电流0.55A. 两个电阻时输出5.00V 1.96A, 输入电流达到了1.12A.

测了一下2596输入端的电压居然只有10V多一点了, 看来桥还是挺影响效率的, 以后得换个肖特基桥.

按说2596的最大输出电流能达到3A, 但是不知道为什么, 三个电阻时电路就保护了, 试了几次都一样. 幸好2A也够用了.