Conversión a entrada de 12 V para Bitax Gamma
Justificación para aumentar el voltaje de entrada:
1. Para abordar las limitaciones de las fuentes de alimentación poco comunes y especializadas, se recomienda adoptar un rango de fuente de alimentación estandarizado. La configuración actual de 5 V y 6 A es poco práctica, especialmente al usar un conector de CC, ya que los altos niveles de corriente pueden causar problemas de resistencia de contacto. La transición a una fuente de alimentación de 12 V ofrece una solución más eficiente. Para la misma potencia de salida de 30 W, una fuente de 12 V y 2,5 A es suficiente, lo que reduce las caídas de tensión en conductores y contactos en más del 58 %.
2. Durante las autopruebas realizadas con una fuente de alimentación Mean Well de 5 V y 6 A, se registraron caídas de tensión en los condensadores 5 V0 -> C2; 1 V2 -> C43 :
3. La adopción de una entrada de 12 V es esencial para los objetivos de desarrollo futuros, como la implementación de USB-C PD y el desarrollo de mineros de ranura PCIe:
- USB-C PD: la corriente máxima disponible a 5 V está limitada a 3 A, lo que requiere un aumento en el voltaje de entrada a 12 V o 15 V para cumplir con los requisitos de energía a través de USB-C PD.
- Compatibilidad de ranuras PCIe: las ranuras PCIe proporcionan solo voltajes de 12 V y 3,3 V, lo que hace que una entrada de 12 V sea indispensable para la funcionalidad del dispositivo minero.
Proceso de implementación de hardware:
1. Reemplace todos los capacitores relevantes con otros de mayor voltaje nominal. C2; C3; C4; C6; C7; C9; C5; C51; C52 -> cambiar a 16V-25
Algunos reemplazos pueden exceder el tamaño del espacio original, pero se pueden soldar con los ajustes apropiados.
Algunos reemplazos pueden exceder el tamaño del espacio original, pero se pueden soldar con los ajustes apropiados.
2. Convierta todo el bus de 5 V a 12 V. Desconecte U5 y U6 del riel de 5 V (12 V). Retire U3.
3. Agregue un convertidor de modo de conmutación al riel de 12 V y configure el voltaje de salida a 3,3 V, de modo que se cree el riel de 3,3 V.
4. Conecte U4, U5, U6 al riel de 3,3 V.
5. U2 detecta voltaje (retroalimentación) a una distancia considerable de la carga. Al usar corrientes de hasta 20 A, es fundamental conectar los conductores de detección lo más cerca posible de la carga, especialmente si existen vías en el camino de la corriente.
Para eliminar posibles mediciones de retroalimentación erróneas, se fabricó una línea de detección retorcida recta y se conectó a C39.
Al simular el diseño del TPS546D24 con WEBENCH Power Designer, se observó que la capacitancia de entrada y salida era insuficiente. Designer muestra la cantidad de capacitores, lo que puede resultar confuso. Por lo tanto, se agregó capacitancia adicional (aunque, además, estaba por debajo de los valores recomendados por falta de espacio).
Proceso de implementación de software:
Dado que el firmware está diseñado para funcionar con hardware que solo admite un voltaje de entrada nominal de 5 V, se requieren pequeños cambios en las constantes del código.
Se realizó una modificación al archivo de encabezado TPS546.h:
Pruebas:
Las pruebas posteriores a la modificación demostraron un rendimiento comparable al de la configuración original de 5 V. Sin embargo, el U2 presentó temperaturas ligeramente más altas debido a una mayor caída de tensión en el LDO interno. Esto se puede mitigar integrando un regulador de conmutación externo de 5 V para polarizar el LDO interno y mejorar así la eficiencia.
Próximos pasos:
1. Incorpora compatibilidad USB-C PD para soportar bancos de energía y cargadores de teléfonos compactos.2. Diseñe una nueva PCB para optimizar el rendimiento térmico y energético, lo que facilita pruebas precisas y elimina la complejidad de los prototipos con fijación por cable. Dado que las pruebas de prototipos con fijación por cable son un poco complicadas, nunca se sabe si se está probando un dispositivo o una fijación por cable.
3. Realizar pruebas comparativas con el prototipo de 12 V para validar las mejoras.