- Súčasti sú povinné
- Regulátor XL6009 Buck-Boost Regulátor IC
- Vlastnosti
- Obvod prevodníka Buck-Boost pomocou XL6009
- Konštrukcia a práca prevodníka Buck-Boost
- Testovanie obvodu prevodníka XL6009 Buck-Boost
Regulátor Buck-Boost je vyrobený pomocou dvoch rôznych topológií, ako už názov napovedá, pozostáva z buckovej aj boost topológie. Už vieme, že topológia Buckovho regulátora poskytuje nižšiu veľkosť výstupného napätia ako vstupné napätie, zatiaľ čo topológia zosilňovacieho regulátora poskytuje vyššiu veľkosť výstupného napätia ako poskytnuté vstupné napätie. Už sme postavili obvod prevodníka 12V na 5V Buck a obvod zosilňovača 3,7V na 5V Boost pomocou populárneho MC34063. Niekedy však možno budeme potrebovať obvod, ktorý bude fungovať ako dolár aj ako regulátor zosilnenia.
Povedzme napríklad, že ak je vaše zariadenie napájané pomocou lítiovej batérie, rozsah vstupného napätia bude medzi 3,6 V až 4,2 V. Ak toto zariadenie potrebuje dve prevádzkové napätia 3,3 V a 5 V. Potom musíte navrhnúť regulátor zosilnenia, ktorý bude regulovať napätie z tejto lítiovej batérie na 3,3 V a 5 V. V tomto výučbe sa teda naučíme, ako zostaviť jednoduchý regulátor zosilnenia a testovať ho na doske, aby sa zjednodušila jeho tvorba. Tento regulátor je navrhnutý na prácu s 9V batériou a môže poskytovať široké výstupné napätie v rozmedzí od 3,3 V do 12 V s maximálnym výstupným prúdom 4 A.
Súčasti sú povinné
- Xl6009
- 10k predvoľba
- 33uH tlmivka - 2ks
- 1n4007 - 2ks
- SR160 - 1ks (pre max. Výstup 800mA)
- 10uH tlmivka
- 100uF kondenzátor
- 1000uF kondenzátor -2ks
- 1uF keramický alebo polyesterový filmový kondenzátor
- 9V zdroj energie (batéria alebo adaptér)
- Nepál
- Drôty na nepájivú dosku.
Regulátor XL6009 Buck-Boost Regulátor IC
Existuje mnoho spôsobov, ako vybudovať obvod buck-boost, kvôli tomuto tutoriálu budeme používať slávny IC / DC Converter IC XL6009. Tento integrovaný obvod sme vybrali pre jeho ľahkú dostupnosť a ľahkú povahu pre začiatočníkov. Môžete si tiež prečítať článok o tom, ako zvoliť integrovaný obvod spínacieho regulátora, ktorý vám pomôže s výberom iného regulátora pre vaše návrhy spínania.
Hlavnou súčasťou je spínací regulátor XL6009. Pinov z XL6009 a špecifikácie sú uvedené na obrázku nižšie.
Kovový štítok je vnútorne spojený so spínacím kolíkom ic ovládača XL6009. Popis pinov je uvedený aj v tabuľke vyššie. Dôležité technické špecifikácie XL6009 IC sú uvedené nižšie
Vlastnosti
- Široký rozsah vstupného napätia 5 V až 32 V.
- Programovanie kladného alebo záporného výstupného napätia s jedným pinom spätnej väzby
- Ovládanie súčasného režimu poskytuje vynikajúcu prechodnú odozvu
- 1.25V referenčná nastaviteľná verzia
- Pevná spínacia frekvencia 400 kHz
- Maximálny spínací prúd 4A
- SW PIN Zabudovaná ochrana proti prepätiu
- Vynikajúca regulácia čiary a zaťaženia
- EN PIN TTL Shutdown Capability
- Interná optimalizácia výkonu MOSFET
- Vysoká účinnosť až 94%
- Zabudovaná frekvenčná kompenzácia
- Vstavaná funkcia mäkkého štartu
- Vstavaná funkcia tepelného vypnutia
- Vstavaná funkcia obmedzenia prúdu
- K dispozícii v balení TO263-5L
Vyššie uvedená tabuľka so špecifikáciami ukazuje, že minimálne vstupné napätie tohto budiča IC je 5 V a maximum je 32 Volt. Pretože spínacia frekvencia je 400 kHz, otvára sa aj možnosť použitia menších tlmiviek na súvisiace spínacie účely. Ovládač IC tiež podporuje maximálny výstupný prúd 4A, čo je skvelé na pokrytie mnohých aplikácií súvisiacich s vysokým menovitým prúdom.
Obvod prevodníka Buck-Boost pomocou XL6009
Kompletná schéma zapojenia prevodníka zosilňovača zosilnenia je znázornená na obrázku nižšie.
Pre akýkoľvek spínací regulátor sú induktor a kondenzátor hlavnými komponentmi. Poloha induktora a kondenzátora v obvode je veľmi dôležitá na zabezpečenie požadovaného výkonu pre záťaž počas zapínania a vypínania. V takom prípade sa používajú dva tlmivky (l1 a L4), ktoré budú v tomto spínacom obvode jednotlivo podporovať funkciu buck a boost. Induktor 33uH, ktorý je L1, je induktor, ktorý je zodpovedný za prevádzkový režim Buck, zatiaľ čo induktor L2 sa používa pre induktor v režime Boost. Tu som si navinul vlastný induktor pomocou feritového jadra a smaltovaného medeného drôtu. Ak ste v oblasti výroby vlastných induktorov nováčikom, môžete si tento článok najskôr prečítať základné informácie o návrhu induktora a cievky induktora. Po zostavení induktorajeho hodnotu môžete skontrolovať pomocou LCD metra alebo ak nemáte LCR meter, môžete pomocou svojho osciloskopu zistiť hodnotu induktora pomocou metódy rezonančnej frekvencie.
Vstupné kondenzátory C1 a C2 sa používajú na filtrovanie prechodných javov a zvlnenia z externej batérie alebo zdroja napájania. Na izoláciu týchto dvoch tlmiviek sa používa kondenzátor C3, 1uF, 100V. Existuje Schottkyho dióda SR160, ktorá je jednoampérová, 60V dióda používaná na prevod cyklu spínacích frekvencií na jednosmerný prúd a kondenzátor 1000uF, 35V je filtračný kondenzátor používaný na filtrovanie výstupu z diódy.
Pretože prahové napätie spätnej väzby je 1,25 V, možno podľa tohto spätnoväzbového napätia nastaviť delič napätia na konfiguráciu skutočného výstupu. Pre náš obvod sme na zaistenie spätnoväzbového napätia použili potenciometr (R1) a rezistor (R2).
R1 je premenný rezistor, ktorý sa používa na nastavenie výstupného napätia. R1 a R2 tvoria delič napätia, ktorý poskytuje spätnú väzbu vodičovi IC XL6009. Ako LC filter sa používa 10uH tlmivka L4 a 100uF kondenzátor C3.
Konštrukcia a práca prevodníka Buck-Boost
Okrem induktora by mali byť všetky komponenty ľahko dostupné. Model XL6009 IC nie je vhodný pre prkénko. Preto som použil bodkovanú dosku na pripojenie pinov XL6009 k mužským pinom konektora, ako je to znázornené nižšie.
Zostavte induktor, ako už bolo spomenuté, a vytvorte obvod. Na uľahčenie práce som použil nepájivú dosku, ale odporúča sa doštička perf. Akonáhle som dokončil svoj okruh na doske, vyzeral takto.
Keď je vstupné napätie vyššie ako nastavené výstupné napätie, induktor sa nabije a odolá akýmkoľvek zmenám v prúdovej ceste. Keď sa vypínač vypne, induktor dodáva nabitý prúd cez kondenzátor C3 a nakoniec usmerňuje a vyhladzuje Schottkyho dióda a kondenzátor C4. Vodič kontroluje výstupné napätie deličom napätia a preskočí spínací cyklus, aby synchronizoval výstupné napätie podľa výstupu obvodu spätnej väzby.
To isté sa deje v režime zosilnenia, keď je vstupné napätie menšie ako výstupné napätie a induktor L2 sa nabije a poskytne prúd záťaže počas vypínania.
Testovanie obvodu prevodníka XL6009 Buck-Boost
Obvod je testovaný na nepájivej doske. Pamätajte, že sme obvod postavili na nepájivej doske iba na testovacie účely a nemali by ste zaťažovať váš obvod viac ako 1,5A, keď ste na nepájivej doske. Pre aplikácie s vyšším prúdom sa veľmi odporúča spájkovanie obvodu na doske perf.
Na napájanie obvodu môžete použiť 9V batériu, ale použil som môj stolný napájací zdroj, ktorý je nastavený na 9V.
Výstupné napätie je možné nastaviť od 3,3 V do 12 V pomocou potenciometra. Technicky môže byť obvod navrhnutý pre vysoký výstupný prúd až 4A. Ale z dôvodu obmedzenia výstupnej diódy nie je obvod testovaný pri plnom zaťažení. Výstupné zaťaženie je nastavené na slušnú hodnotu približne 700 - 800 mA prúdu. Ak je to potrebné, môžete zmeniť výstupnú diódu a zvýšiť tak výstupný prúd.
Aby sme otestovali náš napájací obvod, použili sme na sledovanie výstupného napätia multimetr a pre záťaž sme použili jednosmernú elektronickú záťaž niečo podobné, ako sme stavali predtým. Ak nemáte elektronickú záťaž, môžete použiť ľubovoľnú záťaž podľa vášho výberu a sledovať prúd pomocou multimetra. Kompletné testovacie video je uvedené v spodnej časti tejto stránky.
Je tiež potrebné poznamenať, že výstupné napätie mierne kolíše v rozpätí +/- 5%. Je to spôsobené vysokou hodnotou DCR tlmiviek a nedostupnosťou chladiča v XL6009. Pre stabilný výkon môžu byť užitočné primerané chladiče a správne komponenty. Celkovo obvod funguje celkom funkčne a výkon je uspokojivý. Ak máte nejaké otázky, nechajte ich v sekcii komentárov. Môžete tiež použiť naše fóra na ďalšie technické otázky.