É melhor aumentar ou diminuir?

Estou fazendo um extrator de fumaça de solda a partir de um antigo ventilador de PC (PWM de 4 pinos), acionado por um PIC de gama média.

A ventoinha precisa de 12V @ máx. 0.28A para alimentação e um 5V PWM @ máx 5mA para controlar o RPM. Então, eu vou estar executando o PIC em 5V e, portanto, precisarei de 5V e 12V disponíveis. Suponho que o PIC não consome muita energia em comparação com o ventilador, mesmo que eu planeje ter um sensor de proximidade IR também, para que eu possa aumentar a velocidade do ventilador quando minhas mãos se moverem em direção ao que estiver soldando e depois desacelerar novamente quando Terminei.

Ainda não decidi se devo usar uma verruga na parede ou baterias, mas gostaria de saber os prós e contras das opções disponíveis.

Então, como exemplo, suponho que eu poderia alimentar o sistema com uma verruga de parede de 5V e usar um conversor de impulso CC para obter os 12V para o ventilador.

Ou então, eu poderia alimentar o sistema com uma verruga de parede de 12V e usar um conversor DC para obter 5V para o PIC etc.

Além do custo e da disponibilidade de peças, que critérios existem para decidir seguir um caminho ou outro? Este é um projeto pessoal único, portanto as considerações comerciais são menos importantes (embora ainda interessantes), e acho que podem haver questões práticas que eu não conheço (por exemplo, ruído entre trilhos de potência, eficiência?).

Alguém poderia me dar uma ideia de como essas decisões são tomadas?

power-supply buck boost Roger Rowland
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Nem. Para 5 ou 10mA, use um regulador linear de 12V a 5V. Abaixo de 10mA, não será menos eficiente do que um dinheirinho, e será mais simples.

Brian Drummond

@BrianDrummond Obrigado - eu havia descontado originalmente os reguladores lineares porque achava que eram menos eficientes do que os dólares. Em que ponto faria sentido mudar? Quero dizer 10mA está ok, mas 20mA não? 100mA? Onde está a linha traçada?

Roger Rowland

@BrianDrummond por que, com menos de 10 mA, um regulador linear seria melhor, nem sempre seria menos que ~ 40% eficiente?

Geometrikal

Observe a eficiência dos comutadores de reguladores: eles geralmente caem em correntes baixas porque eles próprios recebem alguma corrente - talvez tanto quanto o seu PIC.

Brian Drummond

@whatsisname Bom ponto, mas a velocidade variável faz parte da diversão! É útil, mas também faz parte do meu processo de aprendizado, obtendo um pouco de detecção de PWM e IR para adicionar ao conhecimento fragmentado que estou adquirindo no meu tempo livre.

Roger Rowland

Respostas:

Para esta aplicação, um conversor buck ou boost seria um exagero. Sua melhor opção provavelmente seria ter uma fonte de 12V e reduzi-la para 5V separadamente com um regulador linear. Barato, poucas peças, peças mais prováveis que você já tem, etc.

A queda de tensão com um regulador linear gera calor com base na corrente consumida pelo regulador e a tensão caiu. Isso não deve ser um problema, pois o PIC provavelmente não será muito atual.

No entanto, uma maneira simples de "trapacear" para reduzir a tensão o suficiente para que o regulador não tenha uma grande queda de tensão é colocar um ou mais diodos em série diante do regulador e usá-los para reduzir a tensão em ~ 0,7v para 1,4v cada, dependendo do diodo. A queda da tensão para 7v para um regulador de 5v deve ser boa e deve permitir espaço suficiente para a queda do regulador. Novamente, design simples e peças que você pode encontrar prontamente na prateleira ou até mesmo recuperar de coisas antigas.

Felicidades

Korozjin
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Eu gosto da "fraude", obrigado! Algum diodo seria bom? Eu tenho um monte de 1N4148, mas eu precisaria de sete em série para baixar ~ 5V. Talvez seja útil colocar um LED em série de qualquer maneira, para que eu possa ver quando ele está ligado.

Roger Rowland

@RogerRowland se sua corrente máxima é ~ <20mA, usar um LED (espera um Vd de cerca de 2V) é uma ideia viável - lembre-se, no entanto, de que enquanto os diodos regulares são geralmente classificados na faixa 1A-ish, os LEDs comuns são (com base no tamanho e na cor) classificados na faixa de 10mA-ish.

Vaxquis está certo, seria melhor usar diodos de potência cuja classificação atual seja tipicamente 1A ou mais. Você também pode usar um diodo zener para diminuir a tensão se você tiver um zener. Eu recomendo apenas tentar comprar cerca de 2 diodos da série $ 1n400x da Radioshack, se você puder encontrar um que ainda esteja aberto. Eles têm uma grande variedade de diodos de potência na torneira e todos devem ter a queda de tensão direta listada na embalagem.

Korozjin

Observe que o truque do diodo não melhora a eficiência, pois a perda de energia é simplesmente deslocada da fonte linear para os diodos. Significa simplesmente que o linear não ficará tão quente.

CraigC

Se o sistema de 5V tiver baixa corrente (ou seja, 10s de mA, como se espera de um pequeno PIC MCU sem fazer muito), mesmo um regulador linear de 12V a 5V seria bom para alimentar a eletrônica e, em seguida, um nível lógico. MOSFET de porta acionado a partir de um PIC GPIO, com unidade lateral baixa do ventilador da fonte de 12V, deve funcionar bem (também estou sugerindo a troca de alimentação do ventilador, não apenas contando com o sinal de entrada PWM para controlá-lo - não todos os ventiladores que possuem controle de velocidade PWM interno (diferente do PWM real na entrada de energia do ventilador) podem ser controlados até a velocidade zero.

Se, por outro lado, outros circuitos de 5V empurram sua corrente até, digamos,> 100mA, e você está diminuindo 7V, ou seja, 700mW ou mais, uma quantidade não insignificante de calor com a qual lidar, provavelmente requer um dissipador de calor, que é adicionado custo e tamanho. Nesse caso, pode ser preferível um comutador buck para a eletrônica. Especialmente se o seu MCU fosse puramente digital (nenhuma funcionalidade analógica é necessária), um comutador buck relativamente barato e barulhento, fornecendo 5V a 100mA com 100mVpp de ruído, pode ser aceitável. Com 80-90% de eficiência do comutador buck, em correntes tão baixas, você precisa apenas da capacidade de corrente mais barata e leve dos componentes do comutador.

Como regra geral, é melhor investir do que aumentar, se você tiver a opção - e aqui você tem a escolha. Essa ventoinha consome quase 4 Watts (12V * ~ 0,3A), de modo que derivar que 12V a partir de uma fonte de 5V a partir de um conversor de impulso (que também será cerca de 80-90% eficiente) significa que quase 1,0 Amp é necessário na fonte de 5V, o que em uma perspectiva de fabricação, torna-se uma opção de fonte de alimentação mais cara - transformador, retificador de ponte e indutor e MOSFETs com classificações de corrente mais altas, etc. Não é ruim, apenas não é tão desejável em comparação com a opção de alimentação de 12V.

Techydude
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Muito útil, obrigado - eu não tinha pensado em usar o PIC para alternar a energia do ventilador, a folha de dados implica que o PWM com menos de 20% de ciclo de trabalho interrompe o ventilador, mas nenhum dano permite um ventilador diferente no futuro. Parece que seria melhor testar e medir meus requisitos de energia com cuidado antes de decidir. Enfim, +1, muito grato.

Roger Rowland