- Potrebne komponente
- XL6009 Buck-Boost regulator IC
- Lastnosti
- Buck-Boost pretvorniško vezje z uporabo XL6009
- Gradnja in obdelava pretvornika Buck-Boost
- Testiranje vezja pretvornika Buck-Boost XL6009
Regulator Buck-Boost je narejen z uporabo dveh različnih topologij, kot že ime pove, sestavljen je iz topologije buck in boost. Že vemo, da topologija regulatorja Buck zagotavlja nižjo velikost izhodne napetosti od vhodne napetosti, medtem ko topologija regulatorja povišanja zagotavlja večjo velikost izhodne napetosti od predvidene vhodne napetosti. Z uporabo priljubljenega MC34063 smo že zgradili pretvornik Buck 12V v 5V in pretvornik Boost pretvornika v napetost 3,7V v 5V. Toda včasih bomo morda potrebovali vezje, ki bo lahko delovalo kot denar in regulator ojačevanja.
Recimo, če se naprava na primer napaja z litijevo baterijo, bo območje vhodne napetosti med 3,6 V in 4,2 V. Če ta naprava potrebuje dve delovni napetosti 3,3 V in 5 V. Nato morate oblikovati regulator za povečanje napetosti, ki bo uravnaval napetost iz te litijeve baterije na 3,3 V in 5 V. Torej, v tej vadnici bomo izvedeli, kako zgraditi preprost regulator za povečanje in ga preizkusiti na plošči zaradi enostavnosti gradnje. Ta regulator je zasnovan za delo z 9V baterijo in lahko zagotavlja široko izhodno napetost od 3,3V do 12V z največjim izhodnim tokom 4A.
Potrebne komponente
- Xl6009
- 10k prednastavitev
- 33uH induktor - 2 kos
- 1n4007 - 2 kosov
- SR160 - 1 kos (za največ 800 mA izhod)
- 10uH induktor
- Kondenzator 100uF
- 1000uF kondenzator -2 kos
- 1uF keramični ali poliestrski filmski kondenzator
- 9V vir energije (baterija ali adapter)
- Breadboard
- Žice za plošče.
XL6009 Buck-Boost regulator IC
Obstaja veliko načinov, kako zgraditi vezje za povečanje, zavoljo te vadnice bomo uporabili znameniti pretvornik DC / DC pretvornika XL6009. Ta IC smo izbrali zaradi enostavnosti dostopnosti in začetnikom prijazne narave. Ogledate si lahko tudi članek o tem, kako izbrati IC stikalnega regulatorja, ki vam bo pomagal pri izbiri drugih regulatorjev za vaše stikalne zasnove.
Glavna komponenta je stikalni regulator XL6009. Pinout od XL6009 in specifikacije so prikazani na spodnji sliki.
Kovinski jeziček je notranje povezan s stikalnim zatičem gonilnika XL6009. Opis zatiča je naveden tudi v zgornji tabeli. Pomembne tehnične specifikacije XL6009 IC so navedene spodaj
Lastnosti
- Širok razpon vhodne napetosti od 5 do 32 V
- Pozitivno ali negativno programiranje izhodne napetosti z enim povratnim zatičem
- Nadzor trenutnega načina zagotavlja odličen prehodni odziv
- 1,25 V referenčno nastavljiva različica
- Fiksna preklopna frekvenca 400KHz
- Največ 4A preklopnega toka
- SW PIN Vgrajena zaščita pred napetostjo
- Odlična regulacija črte in obremenitve
- SL PIN TTL Izklopna možnost
- Notranji MOSFET za optimizacijo moči
- Visoka učinkovitost do 94%
- Vgrajena frekvenčna kompenzacija
- Vgrajena funkcija mehkega zagona
- Vgrajena funkcija termičnega izklopa
- Vgrajena funkcija omejevanja toka
- Na voljo v paketu TO263-5L
Zgornja specifikacija prikazuje, da je najmanjša vhodna napetost tega gonilnika IC 5V, največja pa 32V. Ker je preklopna frekvenca 400 kHz, odpira možnosti za uporabo manjših induktorjev za namene preklopa. Gonilna enota podpira tudi največ 4A izhodnega toka, kar je odlično za kritje številnih aplikacij, povezanih z visoko nazivnim tokom.
Buck-Boost pretvorniško vezje z uporabo XL6009
Popoln diagram vezja pretvornika za povečanje napetosti je prikazan na spodnji sliki.
Za kateri koli preklopni regulator sta glavni sestavni del induktor in kondenzator. Položaj induktorja in kondenzatorja v vezju je zelo pomemben za zagotovitev potrebne moči obremenitve med vklopom in izklopom. V tem primeru se uporabita dva induktorja (l1 in L4), ki bosta v tem stikalnem krogu podpirala funkcijo dviganja in pospeševanja. Induktor 33uH, ki je L1, je induktor, ki je odgovoren za Buck način delovanja, medtem ko se Induktor L2 uporablja za induktor Boost načina. Tu sem navil svoj induktor s pomočjo feritnega jedra in emajlirane bakrene žice. Če še niste sami izdelali induktorja, si lahko za začetek ogledate ta članek o osnovah zasnove induktorja in indukcijske tuljave. Ko zgradite induktor,njegovo vrednost lahko preverite z LCD-merilnikom ali če nimate merilnika LCR, lahko z osciloskopom poiščete vrednost induktorja z uporabo metode resonančne frekvence.
Vhodna kondenzatorja C1 in C2 se uporabljata za filtriranje prehodnih pojavov in valovanja zunanje baterije ali vira energije. Kondenzator C3, 1uF, 100V se uporablja za izolacijo teh dveh induktorjev. Obstaja Schottkyjeva dioda SR160, ki je en amper, 60V dioda, ki se uporablja za pretvorbo preklopnega frekvenčnega cikla v enosmerni tok, kondenzator 1000uF, 35V pa je filtrirni kondenzator, ki se uporablja za filtriranje izhoda iz diode.
Ker je napetost praga povratne informacije 1,25 V, lahko napetostni delilnik nastavite glede na to povratno napetost za konfiguracijo dejanskega izhoda. Za naše vezje smo uporabili lonec (R1) in upor (R2) za zagotavljanje povratne napetosti.
R1 je spremenljivi upor, ki se uporablja za nastavitev izhodne napetosti. R1 in R2 tvorita napetostni delilnik, ki daje povratne informacije vozniku IC XL6009. 10uH induktor L4 in 100uF kondenzator C3 se uporabljata kot LC filter.
Gradnja in obdelava pretvornika Buck-Boost
Razen induktorja bi morali biti vsi sestavni deli na voljo enostavno. IC XL6009 IC ni prijazen do plošče. Zato sem s pikčasto ploščo priključil zatiče XL6009 na moške zatiče glave, kot je prikazano spodaj.
Zgradite induktor, kot smo že omenili, in ustvarite svoje vezje. Za poenostavitev sem uporabil ploščo, vendar je priporočljiva deska. Ko sem zaključil svoje vezje na plošči, je bilo videti tako.
Ko je vhodna napetost višja od nastavljene izhodne napetosti, se induktor polni in se upira kakršnim koli spremembam trenutne poti. Ko se stikalo izklopi, induktor zagotavlja napolnjeni tok preko kondenzatorja C3 in ga na koncu odpravi in zgladi Schottkyjeva dioda oziroma kondenzator C4. Voznik z delilnikom napetosti preveri izhodno napetost in preskoči preklopni cikel za sinhronizacijo izhodne napetosti glede na izhod povratnega vezja.
Enako se zgodi med polnilnim načinom, ko je vhodna napetost manjša od izhodne napetosti in se induktor L2 napolni in zagotavlja tok obremenitve med izklopom.
Testiranje vezja pretvornika Buck-Boost XL6009
Vezje je preizkušeno na plošči. Upoštevajte, da smo vezje zgradili na plošči samo za preizkušanje in da na plošči ne bi smeli obremeniti vezja več kot 1,5 A. Za aplikacije z višjim tokom je zelo priporočljivo spajkanje vezja na ploščo za perf.
Za napajanje vezja lahko uporabite 9V baterijo, vendar sem uporabil napajalnik, ki je nastavljen na 9V.
S potenciometrom lahko izhodno napetost nastavite od 3,3 do 12 V. Tehnično je vezje lahko zasnovano za visok izhodni tok do 4A. Toda zaradi omejitve izhodne diode vezje ni preizkušeno pri polni obremenitvi. Izhodna obremenitev je nastavljena na spodobno vrednost približno 700-800mA toka. Po potrebi lahko spremenite izhodno diodo, da povečate izhodni tok.
Za preizkušanje našega napajalnega vezja smo z multimetrom spremljali izhodno napetost, za obremenitev pa smo uporabili enosmerno elektronsko obremenitev, podobno kot smo zgradili prej. Če nimate elektronskega bremena, lahko uporabite poljubno breme in s pomočjo multimetra spremljate tok. Popoln preskusni video je podan na dnu te strani.
Opaziti je tudi, da izhodna napetost nekoliko niha v +/- 5% meji. To je posledica visoke vrednosti DCR induktorjev in nedostopnosti hladilnika v XL6009. Ustrezen hladilnik in ustrezni sestavni deli so lahko koristni za stabilno moč. Na splošno vezje deluje povsem operativno in zmogljivost je zadovoljiva. Če imate kakršna koli vprašanja, jih pustite v oddelku za komentarje, na naših forumih pa lahko uporabite tudi druga tehnična vprašanja.