Beschreibung
Dieser kleine synchrone Abwärts-Schaltregler (Buck-Regler) nimmt eine Eingangsspannung von bis zu 36 V auf und reduziert sie effizient auf 12 V. Das Board misst nur 0.7″ × 0.7″, liefert aber einen typischen Dauerausgangsstrom von bis zu 2.2 A und verfügt über einen Verpolungsschutz. Typische Wirkungsgrade von 90% bis 95% machen diesen Regler ideal für die Versorgung mittlerer Lasten wie Sensoren oder kleiner Motoren. Ein optionaler Shutdown-Pin ermöglicht je nach Eingangsspannung einen Stromsparzustand mit einer Stromaufnahme von ca. 50 µA bis 350 µA, und ein Power-Good-Ausgang zeigt an, wenn der Regler die Ausgangsspannung nicht ausreichend halten kann.
Der Abwärts-Spannungsregler D24V22F12 erzeugt niedrigere Ausgangsspannungen aus Eingangsspannungen von bis zu 36 V. Es handelt sich um einen synchronen Schaltregler (auch Schaltnetzteil (SMPS) oder DC-DC-Wandler genannt) mit typischen Wirkungsgraden von 90% bis 95% – deutlich effizienter als lineare Spannungsregler, insbesondere bei großer Differenz zwischen Ein- und Ausgangsspannung. Der verfügbare Ausgangsstrom hängt von Eingangsspannung und Wirkungsgrad ab (siehe Abschnitt Typischer Wirkungsgrad und Ausgangsstrom unten), kann aber typischerweise bis zu 2.2 A betragen.
Diese Regler haben eine typische Ruhestromaufnahme (ohne Last) von ca. 1 mA. Über einen Enable-Pin können die Boards in einen Stromsparzustand versetzt werden, der den Ruhestrom auf ca. 5 µA bis 10 µA pro Volt an VIN reduziert.
Die Module verfügen über einen integrierten Verpolungsschutz, Kurzschlussschutz, eine thermische Abschaltung, die Schäden durch Überhitzung verhindert, sowie eine Softstart-Funktion, die den Einschaltstrom reduziert.
Merkmale
- Unterstützt Eingangsspannungen bis 36 V
- Fester 12 V Ausgang mit 4% Genauigkeit
- Typischer maximaler Dauerausgangsstrom: 2.2 A
- Typischer Wirkungsgrad von 90% bis 95%, abhängig von Eingangsspannung und Last
- Dropout-Spannung von ~0.6 V ohne Last bis ~1.1 V bei 2.2 A (weitere Informationen zur Dropout-Spannung siehe unten)
- Schaltfrequenz: ~400 kHz
- Integrierter Verpolungsschutz, Überstromschutz, Übertemperaturabschaltung und Softstart
- Typischer Ruhestrom ohne Last 1 mA; durch Deaktivieren des Boards auf ca. 5 µA bis 10 µA pro Volt an VIN reduzierbar
- "Power-Good"-Ausgang zeigt an, wenn der Regler die Ausgangsspannung nicht mehr ausreichend halten kann
- Kompakte Größe: 0.7″ × 0.7″ × 0.31″ (17.8 mm × 17.8 mm × 8 mm)
- Zwei 0.086″-Befestigungslöcher für #2- oder M2-Schrauben
Weitere Spannungsversionen
Weitere Spannungsversionen dieses Reglers sollen im November 2015 erscheinen. Bis dahin sind die ähnlichen Abwärts-Spannungsregler der D24V25Fx-Familie die beste Alternative:
- 3.3V, 2.5A Abwärts-Spannungsregler D24V25F3
- 5V, 2.5A Abwärts-Spannungsregler D24V25F5
- 6V, 2.5A Abwärts-Spannungsregler D24V25F6
- 7.5V, 2.5A Abwärts-Spannungsregler D24V25F7
- 9V, 2.5A Abwärts-Spannungsregler D24V25F9
Diese Regler haben dieselbe Größe wie der D24V22F12 sowie ähnliche Strombelastbarkeit und Eingangsspannungsbereiche, aber eine andere Pinbelegung und einen anderen internen Aufbau, sodass es grundlegende Unterschiede im Betrieb gibt.
Verwendung des Reglers
Anschlüsse
Dieser Buck-Regler hat fünf Hauptanschlusspunkte für fünf verschiedene elektrische Knoten: Power Good (PG), Enable (EN), Eingangsspannung (VIN), Masse (GND) und Ausgangsspannung (VOUT). Das Board verfügt zudem über einen zweiten Masseanschluss abseits der Hauptanschlussreihe, der praktisch sein kann, wenn Sie Drähte direkt an das Board löten, statt es in einem Breadboard zu verwenden.
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Die Eingangsspannung VIN versorgt den Regler. An VIN können Spannungen bis 36 V angelegt werden. Die effektive Untergrenze von VIN liegt bei 12 V zuzüglich der Dropout-Spannung des Reglers, die sich annähernd linear mit der Last ändert (ein Diagramm der Dropout-Spannung in Abhängigkeit von der Last finden Sie unten).
Die Ausgangsspannung VOUT ist fest auf 12 V eingestellt.
Der Regler ist standardmäßig aktiviert: Ein 270 kΩ Pull-up-Widerstand auf dem Board verbindet den EN-Pin mit dem verpolungsgeschützten VIN. Wird der EN-Pin auf Low (unter 1 V) gezogen, wechselt das Board in einen Stromsparzustand. Der Ruhestrom in diesem Schlafmodus wird hauptsächlich durch den Strom im Pull-up-Widerstand von EN nach VIN sowie durch die Verpolungsschutzschaltung bestimmt, die zusammen bei auf Low gehaltenem EN zwischen 5 µA und 10 µA pro Volt an VIN aufnehmen (~50 µA bei 13 V Eingang bis ~350 µA bei 36 V Eingang). Wenn Sie diese Funktion nicht benötigen, lassen Sie den EN-Pin unbeschaltet.
Der „Power Good“-Indikator PG ist ein Open-Drain-Ausgang, der auf Low geht, wenn die Ausgangsspannung des Reglers unter etwa 10 V fällt, und hochohmig wird, wenn die Ausgangsspannung über etwa 11 V steigt. Zur Nutzung dieses Pins ist ein externer Pull-up-Widerstand erforderlich.
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Die fünf Hauptanschlusspunkte sind auf der Oberseite der Leiterplatte beschriftet und im Abstand von 0.1″ angeordnet – kompatibel mit lötfreien Breadboards, Steckverbindern und anderen Prototyping-Aufbauten im 0.1″-Raster. Wahlweise kann die mitgelieferte gerade 5×1-Stiftleiste oder die gewinkelte 5×1-Stiftleiste in diese Löcher gelötet werden. Für eine möglichst kompakte Installation können Sie Drähte direkt an das Board löten.
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| Pololu 12V, 2.2A Abwärts-Spannungsregler D24V22F12, Seitenansicht. |
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Das Board verfügt über zwei Befestigungslöcher mit 0.086″ (2.18 mm) Durchmesser für #2- oder M2-Schrauben. Die Befestigungslöcher befinden sich in gegenüberliegenden Ecken des Boards und sind horizontal wie vertikal 0.52″ (13.21 mm) voneinander entfernt.
Typischer Wirkungsgrad und Ausgangsstrom
Der Wirkungsgrad eines Spannungsreglers, definiert als (Ausgangsleistung)/(Eingangsleistung), ist ein wichtiges Maß für seine Leistungsfähigkeit, insbesondere wenn Akkulaufzeit oder Wärmeentwicklung eine Rolle spielen. Wie im folgenden Diagramm gezeigt, hat dieser Schaltregler typischerweise einen Wirkungsgrad von 90% bis 95%:
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Der maximal erreichbare Dauerausgangsstrom liegt typischerweise bei ca. 2.2 A, hängt aber von vielen Faktoren ab, darunter Umgebungstemperatur, Luftstrom, Kühlung sowie Ein- und Ausgangsspannung.
Im normalen Betrieb kann dieses Produkt so heiß werden, dass Sie sich verbrennen können. Seien Sie vorsichtig beim Umgang mit diesem Produkt oder damit verbundenen Bauteilen.
Typische Dropout-Spannung
Die Dropout-Spannung eines Abwärtsreglers ist der Mindestbetrag, um den die Eingangsspannung die Ziel-Ausgangsspannung des Reglers übersteigen muss, damit die Zielausgangsspannung erreicht wird. Hat beispielsweise ein 12 V Regler eine Dropout-Spannung von 1 V, muss die Eingangsspannung mindestens 13 V betragen, damit am Ausgang die vollen 12 V anliegen. Wie im folgenden Diagramm gezeigt, steigt die Dropout-Spannung mit zunehmendem Ausgangsstrom annähernd linear an.
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