Pololu 5V, 1A Step Down Regler

Kaum grösser als ein Fingernagel liefert dieser Abwärts-Schaltregler konstante 5V (von höherer Spannungsquelle wie z.B. 43 oder 4S LiPo) für Equipment, welches für 5V ausgelegt ist. Dadurch können 5V FPV-Kameras, LED's oder anderes Equipment, welches nur für 5V ausgelegt ist, betrieben werden.

Der kompakte (18×13×3.5 mm) D24V10F5 Synchronwandler nimmt eine Spannung von bis zu 36V auf, reduziert diese effizient auf 5V runter und erlaubt dabei eine maximale Spannung von 1A. Dieser Regler bietet einen Wirkungsgrad zwischen 80% und 93% und hat einen sehr niedrigen Spannungsabfall, wodurch er auch noch mit einer so tiefen Eingansspannung wie ein paar hundert Milivolt über 5V arbeiten kann. Die Pins haben einen Abstand von 2.5mm und sind somit kompatibel mit gebräuchlichen lötfreien Steckplatinen und Lochrasterplatinen.

Besonderheiten

• Fixed 5V Output mit 4% Genauigkeit
• Typischer Wirkungsgrad von 80% bis 93%
• 500 kHz Schaltfrequenz (wenn nicht im Power-Save Mode)
• 2 ms Soft-Start reduziert Einschaltsrom bei Einschalten
• 200 μA Ruhestrom im Leerlauf
• Integrierter Überhitzungs- und Übestromschutz
• Kleine Grösse

Spezifikationen

• Dimension: 18 mm × 13 mm × 3.5 mm
• Gewicht: 1.0 g (ohne optionale, mitgelieferte Stiftleisten)
• Mindest Betriebsspannung: 5.1 V (Für kleine Verbraucher; diese Spannung steigt ungefär linear bis zu 5.8V bei 1 A Output)
• Maximale Betriebsspannung: 36 V
• Maximaler Ausgangsstrom: 1 A
• Ausgangsspannung: 5 V
• Maximaler Ruhestrom: 0.2 mA (Wenn aktiviert [SHDN = HIGH] im Leerlauf; wenn deaktiviert ist dieser proportional zur Eingangsspannung - 360 μA bei einer Eingangsspannung von 36 V)

Die Anschlüsse des Reglers

Der Abwärtswandler verfügt über fünf Kontakte: Power Good (PG), Shutdown (SHDN), Input Voltage (VIN), Ground (GND) und Output Voltage (VOUT).

Der "Power Good" Indikator, PG, ist ein Open-Drain-Ausgang der auf Low (VO_L) schaltet sobald die Spannung unter 80% oder über 120% der gewünschten Ausgangsspannung fällt bzw. steigt. Dieser Ausgang wir ebenfalls wärend des Reglers 2ms Soft-Start auf Low gehalten und während der Regler durch den SHDN Input deaktiviert wird sowie beim Überhitzungs- oder Überstrom Fehlzustand. Ein externer Pull-Up Widerstand wird üblicherweise benötigt um diesen Pin zu gebrauchen.

Den SHDN Pin kann man auf Low geschaltet werden (unter 0.4 V) um den Ausgang auszuschalten und die Schaltung in den Low-Power State zu setzen. Ein 100kΩ Pull-Up Widerstand befindet sich zwischen dem SHDN Pin und VIN. Im Falle dass man die Schaltung permanet eingeschalten haben möchte wird der SHDN Pin nicht angeschlossen. Während der SHDN Pin den Zustand Low besitzt, wird die Stromaufnahme des Regelers durch den Strom am Pull-Up Widerstand beherrscht und ist proportional zur Eingangsspannung. (Bei 36V In sind das etwa 360 μA.)

Durch Input Voltage, VIN wird der Regler mit Energie versorgt. Spannungen zwischen 3V and 36V können am VIN angeschlossen werden,  die effektive untere Grenze von VIN ist jedocht VOUT plus die Dropout-Spannung, welche sich ungefähr linear mit der Last ändert (siehe Graph "Dropout Voltage" als Funktion zur Last). Man sollte zudem auch noch die destruktiven LC Spannungsspitzen beachten (mehr dazu unten).

Der Output Voltage, VOUT, ist fix und hängt von der Version des Reglers ab: Die D24V10F5 Version gibt 5V raus.

Die fünf Anschlüsse sind auf der Rückseite des PCB gekennzeichnet. Man kann die Kabel sowohl direkt auf die Platine löten oder die Anschlüsse über die mitgelieferten Stiftleisten betreiben.

Effizienz und Ausgangsspannung

Die Effizienz eines Spannungsreglers, definiert als (Power Out)/(Power In), ist ein wichtiger Massstab seiner Performanz, besonders wenn Batterieleben und Temperatur im Spiel sind. Diese Familie von Schaltungsregelrn hat typischerweise eine Effizienz von 80% bis 93%,wobei die tatsächliche Effizienz vom der Eingansspannung, Ausgangsspannung und Ausgangsstrom abhängt. Siehe Effizienz-Graph in Bilder. 

Um eine hohe Effizienz bei tiefer Ladung zu erhalten, versetzt sich dieser Regler automatisch in ein Power-Save Mode in welchem die Schaltfrequenz reduziert wird. In diesem Mode ändert sich die Schaltfrequenz des Regler um die Leerlaufleistung zu minimieren. Dadurch kann es schwieriger werden das Rauschen am Ausgang, welches durch das Schalten entsteht, zu filtern.

Dropout-Spannung

Die Dropout-Spannung eines Abwärts-Schaltreglers ist der Minimalwert um welchen die Eingangsspannung die Ausgangsspannung des Reglers überschreiten muss, um sicherzustellen, dass die Zielspannung am Ausgang erreicht werden kann. Hat z.B. ein 5V Regler eine Dropout-Spannung von 1V, dann muss die Eingangsspannung mindestens 6V betragen um eine Ausgangsspannung von 5V zu garantieren. Im Allgemeinen steigt die Dropout-Spannung wenn der Ausgangsstrom steigt.

LC Spannungsspitzen

Wenn man Spannung an elektronischen Schaltungen anhängt kann der Anfangsstrom Spannungspitzen erzeugen, welche wesentlich grösser sind als die Eingangspannung. Wenn diese Spannungsspitzen des Regelers die maximale Eingangsspannung (36V) überschreiten, kann der Regler zerstört werden. Tests haben ergeben, dass Eingangsspannungen von über 20V Spannungsspitzen von über 36V erzeugen können.

Wer Spannungen von über 20V (+5S LiPo) anschliesst oder Anschlusskabel mit hoher Indiktivität hat, dem ist zu empfehlen, einen 33 μF oder grösseren Elektrolytkondensator nah am Regler zwischen VIN und GND zu löten. Der Kondensator sollte mindestens für 50V ausgelegt sein.

Lieferumfang

• 1 x Pololu 5V, 1A Step Down Regler (D24V10F5)
• 1 x Gerade Stiftleiste (5x1)
• 1 x Rechtwinklige Stiftleiste (5x1)