如何从非稳压5V电源创建稳压5V电源

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我有一个涉及特定单板计算机*和数百个WS2812B“智能” RGB LED *的项目，所有这些均以5V电源供电。

我有一个5伏15安的非稳压电源。虽然LED可以使用未稳压的电源，但当电压不稳定时，我正在使用的微控制器往往会出现问题。

由于我想全部使用一种电源来运行，因此我想从未稳压的15A 5V电源创建约1安培的稳压5V电源。

我想将此电源转换器构建在PCB上，因此我正在寻找一种可以实现的设计，而不是预制板。我的最终设计将是Pi帽，也就是它将卡在Pi的GPIO端口上并放在顶部。

全部将通过手工焊接（通孔或表面安装），因此理想情况下，它所涉及的零件不会超过所需的数量。这是一个折扣，因此虽然成本是一个问题，但我不想节省几分钱。

我可以在板上构建哪种类型的电源转换器电路来执行此操作？仅转换1安培会遇到严重的热量问题吗？

我并不是要有人为我设计这个，而是要指出正确的方向。

* WS2812B是集成在5050封装中的“智能”串行数据控制LED RGB光源。连接方式为数字串行输入和输出以及5V和接地。针脚。它还包括一个精密内部振荡器和（内部产生的）12V恒流驱动器。设备串联连接（从Dout到下一个Din），单个串联连接最多允许1024个设备和5米长的串。
有关更多详细信息，请参见此处的数据表

*树莓派2 B

power-supply dc-dc-converter

— 高英
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我在这里是新来的，所以如果谁让我投了反对票，那可以解释原因，这将帮助我下次做得更好。

— HighInBC

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他们错误地认为这是一个购物问题，因为您是新手，并提到了Arduino / RPi。这里周围的人讨厌任何提及这些的人。我很惊讶它还没有被单手迁移出去。

— 2015年

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我会牢记这一点，下一次将其称为“小型5V计算机”。

— HighInBC

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最终用途不重要。有关如何调节相同电压的非稳压变压器的问题直截了当。

— 2015年

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不要说服奥林在这个问题上太认真（但是在技术上要完全注意他）-这是与他经常发生的政治问题，因此他会以任何借口进一步击败这匹老马。[[:-)]]不要对我对Olin的评论太认真，除了对他的技术能力的评论外，这是反复发生的。->终止：检测到待执行的递归循环。|| 奥林对WS2812B的评论可能是正确的。或似乎随机选择者会选择您作为他们的日常礼物。

— 罗素·麦克马洪

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XL6009转换器的数据表具有几个参考原理图，其中一个用于同相升压/降压转换器：

根据上面的公式，您必须使用3.0K电阻替换R2，使其适应5V而不是12V的输出。输入范围取决于输出电压和电流，因此未稳压的5V电源应在5V稳压输出的范围内。

— 德米特里·格里戈里耶夫（Dmitry Grigoryev）
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XL6009的数据表说，输入电压范围为5V-32V。如果我不受监管的5V电源跌至5V以下，那不是问题吗？

— HighInBC 2015年

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实际上，这是公平的。我将此芯片与锂离子输入一起使用时（在3.7V至4.2V之间）没有问题，例如，该站点声称其基于XL6009的升压转换器可在3V以上的电压下工作，但该规格不能保证这一点。

— 德米特里·格里戈里耶夫

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我会在任何一天都超过规格。

— HighInBC 2015年

至少XL6009的绝对最大额定值不会禁止您低于5V。我想您可能无法获得所声称的效率或4A的全开关电流。感谢您提到它，我忽略了规范的这一行。

— 德米特里·格里戈里耶夫

另一种解决方案是在未稳压电源上增加稳压电路，以提供稳压的5v 1A以及稳压的5v 15A。您将“点击”进入不受管制的5v的来源。

— 吉尔

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您想要的是“非反相降压-升压转换器”。开关模式转换器可以通过几种不同的拓扑来实现。

不幸的是，它们都比简单的降压转换器（仅降压）或升压转换器（仅升压）更复杂。

一个快速的谷歌找到了一个Ti appnote比较选项。http://www.ti.com/lit/an/slyt584/slyt584.pdf

美国国家半导体有一个名为webbench的在线工具，可以为您设计这些东西。我发现它唯一的缺点是它喜欢选择要焊接的PITA零件。

— 彼得·格林
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+1这是很好的信息。我需要阅读一些内容。

— HighInBC 2015年

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让我通知美国国家半导体不再存在。它们是TI不久前收购的。实际上，您现在可以在www.ti.com网站上找到WebBebch设计工具。

— Michael Karas 2015年

我已经接受了这个答案，因为它似乎确实在指出正确的方向。

— HighInBC

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您可能会考虑将其升压到足以线性调节回5V的程度。效率较低，可能不切实际，但是您至少应该做总和。

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带有线性稳压器的升压转换器的总体复杂度可能与Sepic或双开关降压升压转换器相似。所以我不确定我有多大意思。

— 彼得·格林

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当您能以不到十美元的价格购买小型升压/降压转换器时，为什么还要自己动手呢？我对此有相当积极的经验。它小巧，矮巧，焊接起来轻而易举（角上有4个孔，输入2个，输出2个）：

仅供参考，这东西的尺寸为44x21x13mm，因此它很可能适合您的自定义PCB和RPi。

— 德米特里·格里戈里耶夫（Dmitry Grigoryev）
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正如我提到的，我正在构建需要适合外形尺寸的PCB。我当然可以像这样在板上使用组件和设计。

— HighInBC

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当问题中明确指出他不在寻找预制板时，为什么要这样回答？即使他没有说出来-这也没有以任何方式回答问题，人们阅读stackexchange只是为了学习，而不是购物建议，而是阅读电子产品。stackexchange.com/ help / on - topic不回答（如果应该完全不回答，因为问题特别向现成的董事会说“不”）

— ScienceSamovar 2015年

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更不用说您链接上的转换器高估了，您可以找到便宜得多的同一个（即使来自同一制造商）转换器（每个约3美元）

— ScienceSamovar 2015年

为什么不能将这种预制板堆叠在定制PCB上并由转换器完成，而只专注于其余设计而不是重新发明轮子呢？最后，当然是您的选择。

— 德米特里·格里戈里耶夫

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@DmitryGrigoryev，因为重点是学习如何做到这一点并将这些技能应用到进一步的项目中（例如，进入生产阶段，您不能在生产中使用这种东西）。当然，您可以使用所有组件的预制板和预编写的代码，但这意味着最终您几乎不知道电路的确切功能，只知道大型模块。无论如何，这不是重点，我的意思是，如果有人问您如何制作电路并进行计算-给他链接到存储区并说“不要打扰，只是购买”，这几乎不会阻止他学习。

— ScienceSamovar

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我的2012-2013年树莓派广告宣传为需要“ 5V调节”，结果需要4.88至5.02 V的电压才能启动，而需要> 4.4 V的电压才能继续运行。由于您的15A主电源有时可能会瞬间超过5.02伏，所以我不相信它。

如果您可以忍受某些绿色LED始终亮着，则可以将其用作4.9伏时的“溢出”，其中绿色与rPi平行，这从4.8V左右的最小亮度阈值变为在4.8V下相当亮的阈值。 5.2V。从15A电源中，将一条长度为2Amp的电缆连接至“溢出调节器”电路板，该电路板上仅包含成对的绿色LED，并且其中的足够多的二极管用于以5.2V的电压输出Amp，尽管通常它们的使用量要少得多。目的是在rPi关闭的情况下使其稳定在该板上的5V附近。如有必要，使用更长的2A电源电缆（用于其电阻）。根据15A非稳压电源的类型，您可能还需要在“溢出稳压器”板上安装一个胖电容器。从未经调节的5V rms整流（最糟糕的一种不受调节的状态）开始，

接下来，您需要从此开发板到pi的“ 0”和“ +5”线的足够长的2A额定导线，可能有一个开关在其中，目标是这些电源引线中的1/20至1/8欧姆。（大多数万用表的测量值不如其正常值低）。接通rPi会使绿色明显变暗，并在rPi处为您提供稳定的4.9V。

请在此处和rPi论坛上发布TP1和TP2之间的测量电压，因为这是我希望它需要4.9Volts的地方（广告上标为“ 5”）

— 墨菲斯托
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至少可以说，使用LED调节电压是不专业的。随着LED的预热，所产生的电压将随时间漂移很多。而且，这是对非常好的LED的浪费。

— 德米特里·格里戈里耶夫

齐纳二极管会更合适。

— Stefan Paul Noack

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@ noah1989是的，但是要稳定2A，您将需要很多，因此您需要添加一个晶体管并制作一个线性稳压器。然后您会考虑到您的输入电压可能低于5V，并向其中添加了一个升压转换器。最后，您最终将获得升压/降压转换器（不是您本人，而是一个尝试遵循此方法的人）。

— 德米特里·格里戈里耶夫