В книге Рюмика С.М. "1000 и одна микроконтроллерная схема" есть такое решение:
Один из каналов может обслуживать цифровую, а другой канал — аналоговую часть устройства, практически "не мешая" друг другу. Это бывает критично, когда от того же источника питается мощная нагрузка вроде BLDC мотор-колеса.
Он поглощает громадную (по сравнению с МК) энергию, а силовые ключи создают импульсные помехи - "тянут одеяло на себя".
Идея
Если развить идею разделения каналов питания, то можно прийти к следующей схеме:
На входе модуля (перед дросселем) ставится диод с малым временем восстановления (Шоттки, HER, FR). Когда потенциал на входе стабилизатора падает ниже напряжения в самом модуле, то диод "отключает" модуль от источника питания. Энергия, запасенная в конденсаторах не "уходит в землю", а подпитывает активную часть преобразователя.
Более того, при "обрыве" магнитная энергия, запасенная в катушке индуктивности высвобождается и дополнительно подпитывает конденсаторы.
Моделирование в Multisim
Без диода модуль будет "знатно колбасить". См. рисунки ниже.
Модуль превращается на короткое время в источник бесперебойного питания. В зависимости от емкости конденсаторов, индуктивности катушки и тока потребления время "автономии" может доходить до десятков миллисекунд.
Этого вполне достаточно для компенсации "провалов" в питании МК.
Если же поставить ионисторы, то время буферизации будет исчисляться секундами и, возможно, минутами. Но у них max напряжение 2,7В, поэтому придется усложнять схему. В перспективе - возможно.
Плата БП МК
Единственный SMD компонент - диод Шоттки 1N5822 (40В 3А). Он тут с большим запасом, но другого у меня не было.
Микросхема-стабилизатор повернута не в ту сторону, потому что я делал трассировку на бумаге. Так было быстрее. Но я забыл "отзеркалить" дорожки.
Плата БП MOSFET
Делая преобразователь на 12В я учел этот недочет.
В качестве диодов стоят 2 шт FR107 (1000В 1А). Емкости на входе тоже парами - для увеличения емкости и для повышение надежности за счет дублирования. Наверное я перестраховался после фиаско с преобразователем АКБ - 15В. Дроссели и диоды FR из электронных балластов люминесцентных ламп разных калибров.
Все это можно сделать гораздо компактнее, используя SMD элементы, но я использовал, что есть "в хозяйстве". Плюс ко всему ремонтировать такие схемы проще, да и габариты позволят лучше проводить большие токи - эффективнее охлаждаться.
В конечном итоге суммарный объем модулей контроллера будет сравним с популярными китайскими.
Питание в фабричных контролерах
Хочу обратить ваше внимание, что Преобразователь для питания МК маркируется как "12В - 5В", а не "15В - 5В". Дело в том, что у фабричных контролерах используется вот такая схема питания:
Видно, что 48В преобразуется в 15В c помощью LM317, а не как у меня с помощью TL431. Просто у меня нет таких микросхем в запасе. Они стоят на Али по доллару за 10 шт, а у нас в магазине полбакса за штуку. Я решил не покупать, а делать на том, что есть.
TL431 vs LM317
Это хороший вариант. Но TL431, в отличие от LM317, может выдержать max ток не 1.5А, а только 0.15А (это источник опорного напряжения, а не стабилизатор), поэтому ему нужен транзистор для усиления. Max напряжение у LM317 равно 37В, поэтому ток дополнительно гасится резистором R2 мощностью 5Вт (V в прямоугольнике), который в идеале должен выглядеть так:
Но ставятся металл-оксид пленочный резисторы. Для компактности и снижения стоимости. Они 5Вт рассеивают не так эффективно как проволочно-цементные.
Так что мой вариант: TL431 + КТ805ВМ, который выдает 5Вт (а может и более) - не самый плохой. К тому же транзистор можно "посадить" на радиатор.
Стабилизатор питания МК на 5В ставят, естественно, после понижения до 15В. Это делается для дополнительной защиты: сгорает LM317 - L7805 и МК остаются целыми.
Питание CPU
В самой схеме питания МК есть свои "навороты". Если сгорит L7805, то резисторы R6 и R7 ограничат ток на МК. Есть модели, где ставят дополнительно стабилитрон как на схеме ниже:
78L05 выдает max ток 100 мА. Его вполне достаточно, т.к. ATmega328 имеет max потребление тока 50 мА. Цепь со стабилитроном выдает 5В при токе 20 мА и менее (может вырасти до 5.6В). При потреблении 30мА выдает 3.3В.
Тут тест преобразователя 12В - 5В.
Преобразование преобразователя
Я изначально использовал последовательную схему: АКБ-15В-12В-5В. Но после изготовления новых модулей буду использовать:
Чтобы силовые полумосты и МК были максимально независимы по питанию. В перспективе допускаю установку гасящих резисторов и стабилитронов в данных модулях.
Ардуинку жалко.
Про большой китайский сайт я ничего не знаю, интернетом пользоваться не умею и, кроме импортозамещения, ничем не занимаюсь.