Aiuto scelta induttanze

[Azanot]

Ciao a tutti 😃 Sto realizzando un piccolo progetto elettronico di cui allego lo schema. Questo progetto nella sezione di alimentazione monta 2 induttanze:

L1 - 68UH - 4.00 X 4.00 mm;

L2 - 2.2UH - 0805 (2012 metrico)

La mia difficoltà nasce dal fatto che nei vari siti che vendono componenti elettronici oltre ai valori noti nello schema (valore induttanza e grandezza involucro) bisogna specificare anche: 

Corrente nominale (ampere)     
Corrente - saturazione         
Resistenza c.c. (DCR)             
Frequenza - autorisonante

ed io sto andando in confusione perchè non riesco a capire quali siano le induttanze da acquistare che rispettino i criteri del progetto. Spero possiate aiutarmi..!? Grazie 🙏

[Livio Orsini]

Dovrebbe essere un alimentatore switchig. Dovresti conoscere la frequnza di commutazione e  le massime correnti previste. I 2 induttori dovrebbero esser dimensionati per correnti uguali o maggiori di quelle che si drenano dall'alimentatore (corrente nominale); la corrente di saturazione sarà maggiore, ovviamente. Per la frequenza  di risonanza devi stare almeno un ordine sopra la frequenza di commutazione; mentre per il valore di resistenza devi stare il più basso possiible.

 

Questi son dati spannomentrici perchè solitamente questi valori si calcolano quando si progetta l'alimentatore.

[Ctec]

Guardando un application note dell'integrato LMR14203, la bobina L2 a schema da 68uH deve avere una corrente di 2.3A, l'integrato lavora a 1.25MHz.

Con questi due dati dovresti farcela.

L'altra è solo un filtro per la sezione analogica, poche decine di mA bastano (del resto in 0805 non si può avere molto...)

[Azanot]

Vi ringrazio per la pronta disponibilità. Purtroppo non conosco né le frequenze né le massime correnti previste nel circuito ed è per questo che vi ho chiesto aiuto. Ho lo schema elettronico e alcune foto del pcb assemblato dall'ideatore. Pensavo che le altre informazioni si potessero ricavare analizzando lo schema. Con riferimento al pensiero dell'utente Ctec Vorrei dire che non ho trovato in commercio induttanze con valori superiori a 1.0A in package di 4.00 X 4.00 mm. Se osserviamo la foto del pcb assemblato e possibile notare che lui ha installato un particolare induttore L1 siglato "473D" facendo una breve ricerca ho scoperto che si tratta di un induttore schermato di marca  "Coilcraft". Avendo sia la marca dell'induttore sia il valore dell'induttanza gli unici dubbi che continuano a restare sono appunto i valori di Corrente nominale (ampere);  Corrente - saturazione. 

[Ctec]

Ci sono delle incongruenze, andrebbe ricalcolato un po' il sistema.

Innanzi tutto, da datasheet dell'integrato, si dovrebbero usare induttanze più basse: è riportato "A good starting point for most applications is a 10 µH to 22 µH with a 0.7A or greater current rating", e rispetto al 68uH riportata a schema c'è una bella differenza, come anche quella riportata in foto (da 47uH). La corrente massima dell'integrato è riportata essere 0.3A, per cui almeno 0,7A serve per avere una bassa resistenza in continua. Il micro Cortex (ottima scelta) consuma alla massima frequenza (48MHz) e con tutto acceso solo 20mA. 

Il display Oled ha la logica a 3V3 e consuma pochi uA, il driver un po' di più, 15mA, ma anche questo non mi torna poiché Vcc dovrebbe essere alimentato da 7 a 15Vcc, a schema neppure è alimentato.

Ora consideriamo l'analogica. Lo AD8551 consuma 700uA, il sensore di corrente ACS711 5.5mA.

Diciamo quindi che nel peggiore dei casi la corrente da erogare a 3,3V è di poco più di 40mA. Pertanto una bobina da 0.4A o poco più è sufficiente (dieci volte tanto...)

Se vuoi proprio 68uH potresti usare questa su Digikey, oppure questa da 22uH.

Oh, questi son conti della serva, ma abbastanza attendibili. Non avrai forse la massima efficienza, ma non credo proprio che il saldatore che andrai a fare sia a batteria...

Per l'altra bobina, che è solo di filtraggio per la Vdda, deve sopportare solo 6-7mA, per cui non credo ci siano problemi.

[Azanot]

Hai ragione! Effettivamente consultando il datasheet negli schemi proposti di esempio per applicazioni con output a 3.3V viene utilizzata un'induttanza da 15uH.

Mi domando quindi perchè l'ideatore del progetto ne abbia invece adottata una da 68uH quale presumibile miglioria potrebbe dare?! Diversamente tu mi consigli di installarne una da 22uH perchè? Ti pongo queste domande al solo scopo di comprendere la tua linea di pensiero. 🙂

 

Per quanto riguarda il display non ho ben capito quale "anomalia" hai riscontrato nello schema? Mancano dei collegamenti o non sono corrette le tensioni?

Se volessi approfondire questo è il link del progetto: https://hackaday.io/project/18899-rt-soldering-pen

Mi ha colpito da subito è molto carino, pratico e sembra ben realizzato.

[Ctec]

Non potendo fare i calcoli, ho solo scelto una induttanza di valore un po' più alto, nel range specificato, che sia il meno distante dai valori indicati. Con il discorso di cui sopra, non è che non vadano bene 47uH o 68uH, ma sono più grosse (più avvolgimenti) e se devi stare in quelle dimensioni mi pare che la 22uH sia il massimo. Se poi rifai lo stampato, puoi eventualmente alloggiarci una 47uH senza problemi. Induttanza più alta dovrebbe andare per frequenze di oscillazione più basse (ma lo LMR lavora a frequenza fissa, mi pare) e sforza un po' di più l'uscita dell'integrato (maggiore energia richiesta per "caricare" l'induttanza). Per quello mi pare sconsigliabile la 68uH. Vedo che è a batteria, ma rispetto al consumo dello stilo, l'efficienza dell'alimentazione switching è irrilevante, per cui starei su un valore consigliato dal costruttore.

L'anomalia (per me) del display è che il pin Vcc (14) non è collegato a nulla se non un condensatore di filtro. Da una breve occhiata al datasheet, tale pin è l'alimentazione dei driver interni, e dovrebbe andare da 7V a 15V, pertanto non da collegare alla 3V3 ma al 12V. Solo questo