SY317 - 78xx Spanungsregler-Ersatz
Drop-In Schaltregler-Replacement für 78xx Spannungsregler, mit einstellbarer Ausgangsspannung und höherem Ausgangsstrom.
Übersicht
Der SY317, angelehnt an den LM317 mit den ersten Buchstaben meines Maker Usernamens, ist ein einstellbarer Festspannungsregler, pinkompatibel zu den bekannten 78xx Linear-Spannungsreglern.
Das Ziel war ein bezahlbarer Drop-In-Ersatz mit besserer Effizienz und höherem Ausgangsstrom. Dadurch entfällt die Notwendigkeit für Kühlkörper und potentielle Platzersparnis auf der Platine.
Schaltplan
Der Schaltplan ist vergleichsweise einfach und minimalistisch aufgebaut. Eine 2,54mm Stiftleiste mit dem selben Pinout der 78xx-Reihe dient als Anschluss. Kernstück des Moduls ist der TPS56339 Schaltregler-IC von Texas Instruments.
Die entsprechende Schaltung drumherum ist die Beispielschaltung aus dem Datenblatt mit dem Unterschied, dass im Feedback-Pfad ein Potentiometer eingebaut ist. Dieses dient dazu, die Ausgangsspannung einzustellen. Die Induktivität ist etwas größer als der vorgeschlagene Wert zur besseren Glättung.
Auffällig sind die beiden DNP (Do Not Populate) Widerstände. Diese sind für eine optionale Undervoltage Lock-Out-Funktion vorgesehen, aber in meinem Falle aus Spargründen nicht eingebaut. Der Schaltregler hat einen internen Pull-Up, der bei Nichtbestückun diesen Pin auf Vin zieht und somit die Funktion deaktiviert.
Alle Bauteile abgesehen der Stiftleiste sind SMD. Um die Platinenkosten gering zu halten, wurde ebenfalls eine 2-lagige Platine angestrebt, mit solider GND-Fläche auf der Unterseite und dem VCC-Pfad auf der Oberseite.
Schaltplan
Die Platine selbst wurde in der Tat 2-lagig mit KiCad erstellt. Dabei wurde ein sehr kleiner Formfaktor angestrebt und letzten Endes auch erreicht. Wenn man die Module neben einen klassischen TO-220 78xx IC legt, so ist die Platine nahezu exakt gleich groß, wenn die Pins mitgezählt werden.
Um die Kosten noch mehr zu reduzieren, wurden die Platinen als Nutzen erstellt. Da jedes Modul 10mm breit und 25mm lang ist, konnte ein 10x4-Raster verwendet werden, was in einer 100x100mm-Platine resultierte, die exakten maximalen Maße für den niedrigsten Preis bei JLCPCB.
Technische Daten
Aber hier jetzt mal die technischen Daten. Zum Vergleich: die 78xx-ICs haben eine maximale Input-Spannung von 25-38V je nach Modell und einem maximalen Strom von 1.5A.
SY317 Daten
- Input-Spannung: 4,5V ... 24V
- Output-Spannung: 0,8V ... 16V
- Output-Strom: 3A
- Schaltfrequenz: 500kHz
- Effizienz: 80% bis über 90%
- Dropout-Spannung: min. Vout * 0,03
Man sieht, die Daten sprechen hier für sich. Die maximale Input-Spannung ist zwar geringer als bei den 78xx-ICs, aber der maximale Ausgangsstrom ist doppelt so hoch und die Effizienz ist deutlich besser.
Die Dropout-Spannung ist ebenfalls deutlich geringer, was bedeutet, dass man auch bei niedrigerer Eingangsspannung noch eine stabile Ausgangsspannung erhält.
Durch das Bestellen der Platinen als Nutzen und Bulk-Buy Orders für Bauteile, ein Modul kann, je nach Stückzahl, noch ca. 3€ kosten. Natürlich deutlich mehr als die 25 cent der 78xx-ICs, aber für Anwendungen, bei denen eine hohe Effizienz, wenig Platzbedard oder der höhere Strom gefordert ist, bieten diese Module eine sehr überzeugende Lösung.