Buck ρυθμιστής ώθησης χρησιμοποιώντας xl6009 με ρυθμιζόμενη τάση εξόδου 3,3v έως 12v

Ο ρυθμιστής Buck-Boost κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας δύο διαφορετικές τοπολογίες, όπως υποδηλώνει το όνομα, αποτελείται από τοπολογία buck και boost. Γνωρίζουμε ήδη ότι η τοπολογία ρυθμιστή Buck παρέχει χαμηλότερο μέγεθος τάσης εξόδου από την τάση εισόδου, ενώ η τοπολογία Boost Regulator παρέχει υψηλότερο μέγεθος τάσης εξόδου από την παρεχόμενη τάση εισόδου. Έχουμε ήδη δημιουργήσει έναν μετατροπέα Buck 12V σε 5V και ένα κύκλωμα μετατροπέα Boost 3,7V έως 5V χρησιμοποιώντας το δημοφιλές MC34063. Αλλά κατά καιρούς, μπορεί να χρειαζόμαστε ένα κύκλωμα που μπορεί να λειτουργεί τόσο ως ρυθμιστής όσο και ως ρυθμιστής ώθησης.

Ας πούμε, για παράδειγμα, εάν η συσκευή σας τροφοδοτείται με μπαταρία λιθίου, τότε το εύρος τάσης εισόδου θα κυμαίνεται μεταξύ 3,6V και 4,2V. Εάν αυτή η συσκευή χρειάζεται δύο τάσεις λειτουργίας 3.3V και 5V. Στη συνέχεια, πρέπει να σχεδιάσετε έναν ρυθμιστή ενίσχυσης που θα ρυθμίζει την τάση από αυτήν την μπαταρία λιθίου σε 3.3V και 5V. Έτσι, σε αυτό το σεμινάριο, θα μάθουμε πώς να φτιάχνουμε έναν απλό ρυθμιστή ενίσχυσης και να τον δοκιμάζουμε σε ένα breadboard για την ευκολία κατασκευής. Αυτός ο ρυθμιστής έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί με μπαταρία 9V και μπορεί να παρέχει μεγάλη τάση εξόδου που κυμαίνεται από 3.3V έως 12V με μέγιστο ρεύμα εξόδου 4Α.

Απαιτούμενα στοιχεία

1. Xl6009
2. Προκαθορισμένη 10k
3. Επαγωγέας 33uH - 2 τεμάχια
4. 1n4007 - 2 τεμ
5. SR160 - 1pc (για μέγιστη έξοδο 800mA)
6. Επαγωγέας 10uH
7. Πυκνωτής 100uF
8. Πυκνωτής 1000uF -2τμχ
9. Πυκνωτής μεμβράνης από κεραμικό ή πολυεστέρα 1uF
10. Πηγή ισχύος 9V (μπαταρία ή προσαρμογέας)
11. Ψωμί
12. Σύρματα για ψωμί

XL6009 Buck-Boost Regulator IC

Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να φτιάξετε ένα κύκλωμα ενίσχυσης, για χάρη αυτού του σεμιναρίου, θα χρησιμοποιήσουμε το περίφημο IC μετατροπέα DC / DC XL6009. Επιλέξαμε αυτό το IC λόγω της ευκολίας διαθεσιμότητας και του χαρακτήρα για αρχάριους. Μπορείτε επίσης να δείτε το άρθρο σχετικά με τον τρόπο επιλογής εναλλαγής IC ρυθμιστή για να σας βοηθήσουμε με άλλη επιλογή ρυθμιστή για τα σχέδιά σας εναλλαγής.

Το κύριο συστατικό είναι ο ρυθμιστής εναλλαγής XL6009. Το pinout του XL6009 και οι προδιαγραφές φαίνονται στην παρακάτω εικόνα.

Η μεταλλική γλωττίδα συνδέεται εσωτερικά με τον πινέλο εναλλαγής του ic οδηγού XL6009. Η περιγραφή καρφίτσας δίνεται επίσης στον παραπάνω πίνακα. Οι σημαντικές τεχνικές προδιαγραφές του XL6009 IC δίνονται παρακάτω

Χαρακτηριστικά

• Εύρος τάσης εισόδου 5V έως 32V
• Προγραμματισμός θετικής ή αρνητικής τάσης εξόδου με έναν μόνο πείρο
• Ο έλεγχος τρέχουσας λειτουργίας παρέχει εξαιρετική παροδική απόκριση
• Ρυθμιζόμενη έκδοση αναφοράς 1,25V
• Διορθώθηκε η συχνότητα εναλλαγής 400KHz
• Μέγιστο ρεύμα εναλλαγής 4Α
• SW PIN Ενσωματωμένη προστασία έναντι τάσης
• Εξαιρετική ρύθμιση γραμμής και φορτίου
• EN PIN TTL Shutdown ικανότητα
• Εσωτερική βελτιστοποίηση ισχύος MOSFET
• Υψηλή απόδοση έως 94%
• Ενσωματωμένη αντιστάθμιση συχνότητας
• Ενσωματωμένη λειτουργία Soft-Start
• Ενσωματωμένη λειτουργία θερμικού τερματισμού
• Ενσωματωμένη λειτουργία τρέχοντος ορίου
• Διατίθεται σε συσκευασία TO263-5L

Το παραπάνω γράφημα προδιαγραφών δείχνει ότι η ελάχιστη τάση εισόδου αυτού του IC οδηγού είναι 5V και η μέγιστη είναι 32 Volt. Επίσης, καθώς η συχνότητα μεταγωγής είναι 400 kHz, ανοίγει δυνατότητες χρήσης μικρότερων επαγωγέων για μεταγωγή σχετικών σκοπών. Επίσης, το πρόγραμμα οδήγησης IC υποστηρίζει μέγιστο ρεύμα εξόδου 4Α, το οποίο είναι εξαιρετικό για την κάλυψη πολλών εφαρμογών που σχετίζονται με την τρέχουσα βαθμολογία.

Κύκλωμα μετατροπέα Buck-Boost χρησιμοποιώντας XL6009

Το πλήρες διάγραμμα κυκλώματος μετατροπέα buck-boost φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Για κάθε ρυθμιστή μεταγωγής, ο επαγωγέας και ο πυκνωτής είναι τα κύρια συστατικά. Η θέση του επαγωγέα και του πυκνωτή στο κύκλωμα είναι πολύ απαραίτητη για την παροχή της απαιτούμενης ισχύος στο φορτίο κατά την κατάσταση ενεργοποίησης και απενεργοποίησης. Σε αυτήν την περίπτωση, χρησιμοποιούνται δύο επαγωγείς (l1 και L4) που υποστηρίζουν τη λειτουργία buck και boost ξεχωριστά σε αυτό το κύκλωμα μεταγωγής. Ο επαγωγέας 33uH που είναι L1, είναι ο επαγωγέας που είναι υπεύθυνος για τον τρόπο λειτουργίας Buck, ενώ ο επαγωγέας L2 χρησιμοποιείται για τον επαγωγέα λειτουργίας Boost. Εδώ έχω τυλίξει τον πηνίο μου χρησιμοποιώντας έναν πυρήνα φερρίτη και ένα εμαγιέ σύρμα χαλκού. Εάν είστε νέοι στο να φτιάξετε το δικό σας πηνίο, μπορείτε να δείτε αυτό το άρθρο σχετικά με τα βασικά στοιχεία του πηνίου πηνίου και του πηνίου επαγωγής για να ξεκινήσετε. Μόλις δημιουργήσετε τον πηνίο σαςμπορείτε να ελέγξετε την τιμή του χρησιμοποιώντας έναν μετρητή LCD ή εάν δεν έχετε μετρητή LCR, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον παλμογράφο σας για να βρείτε την τιμή επαγωγέα χρησιμοποιώντας τη μέθοδο συντονισμού συντονισμού.

Οι πυκνωτές εισόδου, C1 και C2 χρησιμοποιούνται για το φιλτράρισμα παροδικών και κυματισμών από την εξωτερική μπαταρία ή την πηγή ισχύος. Ο πυκνωτής C3, 1uF, 100V χρησιμοποιείται για την απομόνωση αυτών των δύο επαγωγέων. Υπάρχει μια δίοδος Schottky SR160 που είναι ένα αμπέρ, δίοδος 60V που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή του κύκλου συχνότητας μεταγωγής σε DC και ο πυκνωτής 1000uF, 35V είναι ο πυκνωτής φίλτρου που χρησιμοποιείται για το φιλτράρισμα της εξόδου από τη δίοδο.

Καθώς η τάση κατωφλίου ανατροφοδότησης είναι 1,25V, ο διαχωριστής τάσης μπορεί να ρυθμιστεί σύμφωνα με αυτήν την τάση ανάδρασης για τη διαμόρφωση της πραγματικής εξόδου. Για το κύκλωμα μας, χρησιμοποιήσαμε ένα δοχείο (R1) και μια αντίσταση (R2) για να παρέχουμε την τάση ανάδρασης.

Το R1 είναι μια μεταβλητή αντίσταση που χρησιμοποιείται για τον καθορισμό της τάσης εξόδου. Τα R1 και R2 σχηματίζουν ένα διαχωριστικό τάσης που παρέχει ανατροφοδότηση στο πρόγραμμα οδήγησης IC XL6009. Ο επαγωγέας 10uH L4 και ο πυκνωτής C3 100uF χρησιμοποιούνται ως φίλτρο LC.

Κατασκευή και λειτουργία μετατροπέα Buck-Boost

Εκτός από τον επαγωγέα, όλα τα εξαρτήματα πρέπει να είναι εύκολα διαθέσιμα. Το XL6009 IC δεν είναι φιλικό προς το breadboard. Ως εκ τούτου, έχω χρησιμοποιήσει τη διάστικτη πλακέτα για να συνδέσω τους πείρους του XL6009 με τους αρσενικούς πείρους κεφαλίδας όπως φαίνεται παρακάτω.

Φτιάξτε το πηνίο όπως συζητήθηκε προηγουμένως και δημιουργήστε το κύκλωμα σας. Έχω χρησιμοποιήσει ένα breadboard για να κάνω τα πράγματα εύκολα, αλλά συνιστάται ένας πίνακας perf. Μόλις ολοκληρώσω το κύκλωμά μου στο breadboard έμοιαζε έτσι.

Όταν η τάση εισόδου είναι υψηλότερη από την καθορισμένη τάση εξόδου, ο επαγωγέας φορτίζεται και αντιστέκεται σε τυχόν αλλαγές στην τρέχουσα διαδρομή. Όταν ο διακόπτης σβήνει, ο επαγωγέας παρέχει το φορτισμένο ρεύμα μέσω του πυκνωτή C3 και τελικά διορθώνεται και εξομαλύνεται από τη δίοδο Schottky και τον πυκνωτή C4 αντίστοιχα. Ο οδηγός ελέγχει την τάση εξόδου από το διαχωριστικό τάσης και παραλείπει τον κύκλο μεταγωγής για να συγχρονίσει την τάση εξόδου σύμφωνα με την έξοδο του κυκλώματος ανατροφοδότησης.

Το ίδιο συμβαίνει κατά τη διάρκεια της λειτουργίας ενίσχυσης όταν η τάση εισόδου είναι μικρότερη από την τάση εξόδου και ο επαγωγέας L2 φορτίζεται και παρέχει το ρεύμα φορτίου κατά την κατάσταση απενεργοποίησης.

Δοκιμή κυκλώματος μετατροπέα XL6009 Buck-Boost

Το κύκλωμα δοκιμάζεται σε breadboard. Λάβετε υπόψη ότι έχουμε δημιουργήσει το κύκλωμα στο breadboard μόνο για σκοπούς δοκιμής και δεν πρέπει να φορτώσετε το κύκλωμα σας για περισσότερο από 1,5A όταν βρίσκεστε στο breadboard. Για υψηλότερες τρέχουσες εφαρμογές, συνιστάται η συγκόλληση του κυκλώματός σας στην πλακέτα perf.

Για να τροφοδοτήσετε το κύκλωμα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια μπαταρία 9V, αλλά έχω χρησιμοποιήσει το τροφοδοτικό πάγκου μου που έχει ρυθμιστεί στα 9V.

Η τάση εξόδου μπορεί να ρυθμιστεί από 3,3V έως 12V χρησιμοποιώντας το ποτενσιόμετρο. Τεχνικά, το κύκλωμα μπορεί να σχεδιαστεί για ρεύμα υψηλής εξόδου έως και 4Α. Όμως, λόγω του περιορισμού της διόδου εξόδου, το κύκλωμα δεν δοκιμάζεται σε πλήρες φορτίο. Το φορτίο εξόδου έχει οριστεί σε αξιοπρεπή τιμή περίπου 700-800mA ρεύματος. Μπορείτε να αλλάξετε τη δίοδο εξόδου για να αυξήσετε το ρεύμα εξόδου εάν απαιτείται.

Για να ελέγξουμε το κύκλωμα τροφοδοσίας μας, χρησιμοποιήσαμε ένα πολύμετρο για την παρακολούθηση της τάσης εξόδου και για το φορτίο, χρησιμοποιήσαμε το ηλεκτρονικό φορτίο DC κάτι παρόμοιο με αυτό που κατασκευάσαμε νωρίτερα. Εάν δεν έχετε ηλεκτρονικό φορτίο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιοδήποτε φορτίο της επιλογής σας και να παρακολουθείτε το ρεύμα χρησιμοποιώντας ένα πολύμετρο. Το πλήρες βίντεο δοκιμής δίνεται στο κάτω μέρος αυτής της σελίδας.

Παρατηρείται επίσης ότι η τάση εξόδου είναι λίγο κυμαινόμενη σε περιθώριο +/- 5%. Αυτό οφείλεται στην υψηλή τιμή DCR των επαγωγέων και στη μη διαθεσιμότητα της ψύκτρας στο XL6009. Η κατάλληλη ψύκτρα και τα κατάλληλα εξαρτήματα μπορούν να είναι χρήσιμα για σταθερή απόδοση. Συνολικά, το κύκλωμα λειτουργεί αρκετά λειτουργικό και η απόδοση είναι ικανοποιητική. Εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις, αφήστε τις στην ενότητα σχολίων, μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε τα φόρουμ μας για άλλες τεχνικές ερωτήσεις.