Idea del diseño:
Introducir una tensión de 20 V a través de USB, luego generar una salida de 5-30 V mediante el LM5175PWPR (ajustando la red de realimentación mediante el potenciómetro R40). Un circuito de detección de corriente y voltaje envía datos al pin ADC del STM32, los cuales son procesados por el microcontrolador (MCU) para mostrar los valores en una pantalla OLED. Además, mediante una resistencia térmica (termistor) se detecta la temperatura y se ajusta la velocidad del ventilador controlando la señal PWM.
Preguntas:
¿Es adecuado el circuito de detección de corriente y voltaje?
¿Es adecuado el diseño con el LM5175PWPR (parámetros del dispositivo y diseño del circuito)?
¿Así que vas a convertir mi proyecto de fuente buck-boost digital de código abierto en una fuente buck-boost analógica convencional, utilizando el microcontrolador únicamente para muestrear corriente y voltaje?
Entonces usar un STM32G474 sería un poco desperdiciado.
¡Bienvenido al mundo del diseño electrónico! Tal como mencionó el usuario zeruns, usar el STM32G474, un “microcontrolador estrella” especializado en temporizadores de alta precisión y señales mixtas, para una pantalla auxiliar con retroalimentación puramente analógica, es como “usar un cañón antiaéreo para matar un mosquito” . Sin embargo, ya que es un proyecto para practicar como principiante, tener cierto margen de recursos hardware no está mal. Además, esta placa tiene una excelente base: cuando avances, podrás investigar directamente fuentes de alimentación totalmente digitales (control digital de bucle) sobre esta misma plataforma sin necesidad de volver a diseñar la PCB.
Respecto a tus dos preguntas, te doy algunas sugerencias rápidas:
1. ¿Es razonable el circuito de detección de corriente y voltaje?
Detección de voltaje: Muy estándar. Usaste una red divisora con resistencias de 90K (R46) y 10K (R47), lo que da una relación de división de 1:10. Tu voltaje máximo de salida es 30V, por lo que después de la división se obtienen 3V, justo dentro del rango seguro de 3.3V del ADC del STM32. Es muy adecuado.
Sugerencia de mejora: El condensador de filtrado C35 conectado en paralelo al pin ADC parece ser de 100pF, lo cual es un poco pequeño para muestreo de baja frecuencia. Te recomiendo cambiarlo a 1nF o incluso 10nF. Combinado con un filtro de promedio móvil en el software del MCU, el valor de voltaje mostrado en la OLED será mucho más estable y no fluctuará locamente.
Detección de corriente: Has usado el INA280, un amplificador especializado en medición de corriente con alto rechazo de modo común. Esta solución es sólida y mucho más conveniente que construir un circuito con un amplificador operacional convencional.
Advertencia importante: El esquema es correcto, pero ¡debes tener mucho cuidado al hacer el diseño del PCB (Layout)! Las pistas desde la resistencia de detección (R44 en el diagrama) hasta las entradas del INA280 deben seguir estrictamente el método de conexión Kelvin (Kelvin connection). Esto quiere decir que debes llevar pistas diferenciales separadas desde los interiores de las soldaduras de la resistencia de medición hasta el chip. Nunca debes conectarlas directamente a una tierra común con plano de cobre, porque la caída de tensión en el plano de tierra causada por altas corrientes hará que tus mediciones sean completamente erróneas.
2. ¿Es razonable el diseño con el LM5175PWPR?
La arquitectura general parece basarse en un diseño probado. Los componentes externos y la selección del MOSFET son adecuados para un rango típico de salida de 5-30V sin problemas.
Ajuste de voltaje mediante potenciómetro (¡Advertencia crítica!): Mencionas usar el potenciómetro R40 para ajustar la red de retroalimentación. En fuentes conmutadas, conectar directamente un potenciómetro mecánico al pin FB (feedback) conlleva riesgos. Con el tiempo, o al girarlo, los potenciómetros mecánicos pueden sufrir falta de contacto momentáneo (open circuit transitorio).
Por fortuna, tu configuración es segura: R40 está en serie con R38 como divisor inferior conectado a tierra desde FB. Si R40 pierde contacto momentáneamente, el pin FB se elevará al voltaje de salida completo, lo que hará que el LM5175 corte inmediatamente la salida, reduciendo el voltaje a 0.
(Por si acaso: si colocaras el potenciómetro en el divisor superior, un fallo de contacto haría que FB bajara a 0V. El chip interpretaría esto como “sin salida” y activaría un ciclo de trabajo del 100%, haciendo que el voltaje de salida suba bruscamente al máximo, posiblemente destruyendo la carga conectada).
El verdadero desafío está en el trazado: Controladores síncronos Buck-Boost de 4 transistores como el LM5175 ponen a prueba tu habilidad en el diseño del PCB. Tener el esquemático correcto solo representa el 30% del éxito. El área del lazo de potencia debe ser mínima; los capacitores de entrada/salida deben estar lo más cerca posible de los pares de MOSFET; además, las pistas de la resistencia de detección del propio LM5175 deben ser diferenciales y de longitud igual.
En resumen: como proyecto introductorio, tu enfoque es claro y bien organizado. Adelante, fabrica la placa, haz funcionar primero el bucle analógico y gana experiencia práctica depurando hardware DCDC. Después, podrás ir aprovechando progresivamente todo el potencial del STM32G474. ¡Ánimo, esperamos con interés ver tu prototipo funcionando!
. Sin embargo, ya que es un proyecto para practicar como principiante, tener cierto margen de recursos hardware no está mal. Además, esta placa tiene una excelente base: cuando avances, podrás investigar directamente fuentes de alimentación totalmente digitales (control digital de bucle) sobre esta misma plataforma sin necesidad de volver a diseñar la PCB.