Fotovoltaik güç kaynağının PCB'si nasıl yerleştirilir?
Küçük bir güneş hücresinden 3,3 V düzenlenmiş ray üreten güç kaynağı devresinin PCB düzeni. Bu projedeki amaç, mikro denetleyici tabanlı gömülü sistemlere güç sağlayabilen çok basit ve çok kompakt bir devre oluşturmaktır. Devre yalnızca yeterli aydınlatma süresi boyunca etkilidir, çünkü tasarım kalan enerjiyi depolamak için bir kapasitör veya pil içermemektedir.
Bu yazıda devrenin PCB yerleşimini güç kaynağı şemasından anlayacağım.
Fotovoltaik güç kaynağının PCB düzeni
Aşağıdaki şekil PCB'nin üst ve alt kısmının düzenini göstermektedir. Tüm bileşenler ve izlerin ve bakır dökülmesinin çoğu üsttedir; alt kısım esas olarak yer düzlemidir.
PCB boyutu
Mikrodenetleyici, Silicon Labs'ın EFM8 Sleepy Bee'dir ve soldaki (nispeten) büyük konektör SiLabs USB hata ayıklama adaptörüne doğrudan bir bağlantı sağlar. Bu konektör, önemli ölçüde PCB alanı tüketerek genel tasarımın gerçekte olduğundan daha büyük görünmesini sağlar.
Aşağıdaki şekil PCB'nin boyutlarını (inç cinsinden) göstermektedir. Daha kısa olan yatay boyut, hata ayıklama konektörü çıkarılırsa (ve diğer bileşenler yeniden düzenlenirse) kartın ne kadar küçük olabileceğini tahmin etme girişimimdir.
Yani tahminim, bir taraftaki tüm bileşenlerin çift katmanlı kartının 1,5 inç kareden daha az olabileceğidir. Bunun oldukça iyi olduğunu söyleyebilirim, özellikle de çift katmanlı bir PCB'den bahsettiğimizi düşünürsek.
Buna ek olarak, dört yerine iki katman kullanarak herhangi bir performans kaybettiğimi düşünmüyorum çünkü alt kısım neredeyse sağlam bir zemin düzlemi ve üstte geniş güç hatları ve geniş yer bağlantıları için yeterli alan var (ayrıca mikro denetleyici Çok düşük bir frekansta çalıştırın).
Küçük ve kompakt, ancak daha küçük olabilir
İşte anakartın boyutunu küçültmenin başka yolları:
Daha büyük pasif bileşen IC'leri (0805 ve 1206) seçtim çünkü montajları daha kolay. Devre kartını profesyonel bir şekilde monte etmeyi planlıyorsanız, 0603 veya hatta 0402 kullanmayı düşünebilirsiniz (0402 paketinde kabul edilebilir bir 2.2F kapasitör bulabilirsiniz, ancak 0.1F kapasitörler ve dirençler için kesinlikle 0402 kullanabilirsiniz).
Mikrodenetleyici için daha büyük bir paket seçtim, bu 9 mm × 9 mm QFP32. 32 iğneli kurşunsuz paket önemli ölçüde daha küçük (5 mm × 5 mm) ve ayrıca 24 iğneli kurşunsuz bir paket var. Kurşun paketi daha küçüktür (4 mm × 4 mm). Kanımca, bu güç kaynağı etrafında oluşturulan çoğu uygulama birkaç G / Ç piminden fazlasını gerektirmez, bu nedenle 24 pimli bir paket en iyi seçim olabilir. 32 pinli bir cihaz kullanmamın nedeni, mikrodenetleyicinin başka bir kurşun (yani kurşunsuz) paketine sahip olmamasıdır.
Gerçek zamanlı saat uygulamaları için yüksek hassasiyetli 32.768 kHz kristal osilatör sağladım; bu yaklaşık bir 0805 bileşen boyutundadır. Mikrodenetleyici, çok düşük doğrulukta (±% 10) dahili bir düşük güçlü osilatöre sahiptir, bu nedenle hassas zamanlamaya ihtiyacınız yoksa kristali atlayabilirsiniz.
Şarj pompası anahtarlama regülatörü şu anda dört adet 2,2 F çıkış kapasitörüne sahiptir, ancak yalnızca bir tane gereklidir.
LED ve beraberindeki dirençler yalnızca hata ayıklama içindir, nihai tasarımda ihmal edilebilirler.
Hata ayıklayıcı güç kaynağı ile ilgili tüm devrelerin (anahtarlar, LDO'lar ve iki kapasitör) ortadan kaldırılabileceğini düşünebilirsiniz. Bunu önermiyorum çünkü güneş enerjisi, aygıt yazılımı geliştirme ve test etme için uygun bir güç kaynağı değildir.
Çift taraflı seçim
Daha küçük bir listenin nasıl yapılacağına dair son öğe, bileşenlerin panonun üstünde ve altında olmasıdır. Bu makaleyi yazarken, tüm devrenin güneş pili boyutuna karşılık gelen alana sığdığından şüphe etmeye başladım, böylece yalnızca üst güneş pili ve diğer şeyler altta olan bir devre kartı tasarlayabilirsiniz. Şematikten bazı gereksiz bileşenleri kaldırmaya karar verdim ve bu fikri denemeye karar verdim, bulduğum şey bu (boyutlar inç cinsindendir):
Bu kaba bir yaklaşım, ancak görebileceğiniz gibi, tüm devreleri güneş pillerinin kapladığı PCB alanına sıkıştırmak amacına çok yaklaştık.
Bu bileşen yerleşimini oluşturmak için dört çıkış kapasitöründen üçünü, kristali, LED'i ve LED'in direncini ortadan kaldırdım. Mikrodenetleyici paketini de QFN24 olarak değiştirdim. Pasif bileşenler hala 1206 ve 0805'tir, ancak bu daha büyük paketler, mikro denetleyiciyi hata ayıklama adaptörüne bağlamak için bir yol ihtiyacını karşılayabilir. Tabii ki yönlendirme için fazla yer yok, ancak dört katmanlı bir tahta kullanabiliyorsanız (ve üstte güneş pillerinin altında yeterli alan varsa), bunun ciddi bir engel olduğunu düşünmüyorum.
sonuç olarak
Yakın zamanda tasarladığım güneş mikro denetleyici kartının PCB yerleşimini tartıştık ve ayrıca PCB boyutunun güneş pilinin boyutuna yakın olduğu daha fazla alan için optimize edilmiş bir uygulama örneği üzerinde çalıştık. Düşük güçlü gömülü cihazlar için yer kısıtlaması olan tasarımlarla ilgili herhangi bir deneyiminiz varsa, lütfen düşüncelerinizi yorumlarda paylaşmaktan çekinmeyin.
Feragatname: Bu web sitesinin orijinal içeriğini yeniden yazdırmanız gerekirse, lütfen kaynağı belirtin; bu web sitesinde çoğaltılan içeriğin (makaleler, resimler, videolar) ve diğer materyallerin telif hakkı orijinal web sitesine aittir. Herkese açıklamamanız gereken makaleler veya resimler kullanırsak ve her iki tarafa da gereksiz ekonomik kayıplardan kaçınmak için zamanında onaylamazsak, lütfen bize e-posta gönderin, böylece uygun önlemleri hızlı bir şekilde alabiliriz; katkılarınızı bekliyoruz, e-posta: editors @ eccn. com.tr.
