227 lines
6.3 KiB
Markdown
227 lines
6.3 KiB
Markdown
# ⚡ Dual-Channel Power Supply (12--30 V → 9.8 V & 5 V)
|
||
|
||
## 🔧 Загальний опис
|
||
|
||
Двоканальний DC-DC перетворювач на базі **LM2596T (TO-220)**:
|
||
|
||
- **Канал 1:** 9.8 V (вмикається одразу)
|
||
|
||
- **Канал 2:** 5 V (вмикається через ≈10 s після подачі живлення)
|
||
|
||
- **Вхідна напруга:** 12--30 V DC
|
||
|
||
- **Таймер:** TLC555 (CMOS-версія 555)
|
||
|
||
- **Плата:** 2-шаровий FR-4
|
||
|
||
- **Корпус:** алюмінієвий 100 × 200 × 18 мм, використовується як радіатор
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🧩 Архітектура системи
|
||
|
||
+12--30V ─────┬───────────────┬───────────────┐
|
||
|
||
│ │
|
||
|
||
▼ ▼
|
||
|
||
[ LM2596 #1 ] [ LM2596 #2 ]
|
||
|
||
OUT = 9.8V OUT = 5V
|
||
|
||
│ │
|
||
|
||
│ EN керується з 555
|
||
|
||
│ │
|
||
|
||
└────► живлення TLC555 ◄───────┐
|
||
|
||
│
|
||
|
||
[ R + C моновібратор ] → затримка ~10 s
|
||
|
||
│
|
||
|
||
└───► MOSFET/NPN → EN LM2596 #2
|
||
|
||
yaml
|
||
|
||
Копіювати код
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## ⚙️ Параметри каналів
|
||
|
||
| Параметр | 9.8 V канал | 5 V канал |
|
||
|
||
|-----------|-------------|------------|
|
||
|
||
| Напруга виходу | 9.8 V (регульована) | 5.0 V (fixed/ADJ) |
|
||
|
||
| Макс. струм | ~1.5 A | ~2 A |
|
||
|
||
| Контролер | LM2596T-ADJ | LM2596T-5.0 / ADJ |
|
||
|
||
| Затримка ввімкнення | --- | ≈10 s після подачі живлення |
|
||
|
||
| Радіатор | корпус (GND) | корпус (GND) |
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🧮 Розрахунок параметрів
|
||
|
||
### LM2596 ADJ (для 9.8 V)
|
||
|
||
Vout = 1.23 × (1 + R2 / R1)
|
||
|
||
R1 = 1.00 kΩ
|
||
|
||
R2 = 6.98 kΩ (1%)
|
||
|
||
shell
|
||
|
||
Копіювати код
|
||
|
||
### Таймер TLC555 (моноваібратор)
|
||
|
||
t ≈ 1.1 × R × C
|
||
|
||
R = 909 kΩ, C = 10 µF → t ≈ 10 s
|
||
|
||
yaml
|
||
|
||
Копіювати код
|
||
|
||
- CMOS-версія (TLC555) для стабільності при великих R.
|
||
|
||
- Вихід керує EN LM2596 через 2N7002 або MMBT3904.
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🪫 Силова частина
|
||
|
||
| Елемент | Тип / Номінал | Примітка |
|
||
|
||
|----------|----------------|----------|
|
||
|
||
| L (9.8 V) | 68--82 µH / ≥3 A | низький DCR |
|
||
|
||
| L (5 V) | 47--68 µH / ≥4 A | |
|
||
|
||
| D | MBR360 або SS56 | ≥60 V, ≥3--5 A |
|
||
|
||
| Cin | 100 µF / 50 V + 1 µF + 100 nF | low-ESR |
|
||
|
||
| Cout | 470 µF / 25 V (9.8 V) / 16 V (5 V) | + 1 µF + 100 nF |
|
||
|
||
| Snubber | 100 Ω + 1 nF | опційно, SW-GND |
|
||
|
||
| TVS | SMBJ33A | захист від перенапруги |
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🌡️ Тепловий менеджмент
|
||
|
||
- **Втрати:** ~2--3 Вт на кожен LM2596 при Vin = 30 V.
|
||
|
||
- **Корпус:** 100×200×18 мм з ребрами ≈ 1--3 °C/Вт.
|
||
|
||
- **Орієнтовне підняття t°:** ≤ 40 °C сумарно при макс. навантаженні.
|
||
|
||
- **Монтаж:**
|
||
|
||
- Tab LM2596T = GND → можна садити на корпус напряму (якщо корпус = GND).
|
||
|
||
- Якщо корпус ізольований або PE → використовуй силпад/міку + ізолюючу втулку.
|
||
|
||
- Термоінтерфейс обов'язковий (термопаста або силпад).
|
||
|
||
- Рознеси два LM2596 по довжині корпусу.
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🧠 Керування EN через таймер
|
||
|
||
| Елемент | Номінал | Призначення |
|
||
|
||
|----------|----------|-------------|
|
||
|
||
| Rdelay | 909 kΩ (1%) | визначає затримку |
|
||
|
||
| Cdelay | 10 µF | визначає затримку |
|
||
|
||
| MOSFET | 2N7002 | відкриває EN після 10 s |
|
||
|
||
| Pull-down | 100 kΩ | тримає EN = LOW при старті |
|
||
|
||
| Pull-up | 100 kΩ до 9.8 V | через ключ |
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🧭 Рекомендації з трасування (PCB)
|
||
|
||
1\. **Силовий контур короткий:** VIN-Cin-LM2596-D-L-Cout-GND --- мінімум довжини.
|
||
|
||
2\. **SW вузол** --- мінімальна площа, не проходять сигнали під ним.
|
||
|
||
3\. **GND зірка:** сигнальна GND (FB, 555) сходиться в точці біля GND LM2596.
|
||
|
||
4\. **FB доріжка:** тонка, далеко від SW, екранована полігоном GND.
|
||
|
||
5\. **EN** --- чиста лінія без шумів, з резисторами 100 кΩ.
|
||
|
||
6\. **Thermal vias** під діодами й LM2596 (якщо монтаж через прокладки).
|
||
|
||
7\. **Розділення шарів:**
|
||
|
||
- Top: силові траси, індуктивності, діоди
|
||
|
||
- Bottom: GND-plane + сигнали керування
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🧰 EMI та захист
|
||
|
||
- Вхідний LC-фільтр: 10 µH + 2×4.7 µF X7R 50 V
|
||
|
||
- Рекомендоване з'єднання GND↔корпус: **1 MΩ || 2.2 nF (Y-кераміка)**
|
||
|
||
- RC-snubber при рингінгу
|
||
|
||
- Bleeder-резистор 220 kΩ на виході 9.8 V
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🧾 Список перевірок перед виготовленням
|
||
|
||
- [ ] Вихід 9.8 V піднімається одразу при 12--30 V.
|
||
|
||
- [ ] Таймер TLC555 живиться від стабільних 9.8 V.
|
||
|
||
- [ ] EN LM2596-5 V утримується LOW ≈ 10 s, потім переходить HIGH.
|
||
|
||
- [ ] Осцилограф: пульсації < 80 mVpp.
|
||
|
||
- [ ] Температура корпусу < 70 °C при макс. струмах.
|
||
|
||
- [ ] EMI-рівень задовільний або встановлено фільтр/snubber.
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🧾 Корисні посилання
|
||
|
||
- [LM2596 datasheet (TI)](https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2596.pdf)
|
||
|
||
- [TLC555 datasheet (TI)](https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tlc555.pdf)
|
||
|
||
- [Application Note AN-1229 -- Simple Switcher Layout Guidelines](https://www.ti.com/lit/an/snva021b/snva021b.pdf)
|
||
|
||
---
|
||
|
||
**Автор:** Тарас
|
||
|
||
**Мета:** компактний двоканальний модуль живлення з затримкою запуску 5 V
|
||
|
||
**Ліцензія:** для внутрішнього використання / лабораторних проєктів |