- Komponente potrebne
- XL6009 Buck-Boost regulator IC
- Značajke
- Buck-Boost pretvarački krug pomoću XL6009
- Izrada i rad Buck-Boost pretvarača
- Ispitivanje kruga pretvarača Buck-Boost XL6009
Regulator Buck-Boost izrađen je pomoću dvije različite topologije, kao što i samo ime govori, sastoji se od topologije buck i boost. Već znamo da topologija Buck regulatora pruža manju veličinu izlaznog napona od ulaznog napona, dok topologija regulatora pojačavanja pruža veću veličinu izlaznog napona od predviđenog ulaznog napona. Već smo izgradili pretvarač od 12 do 5 V i Buck pretvarač od 3,7 do 5 V pomoću popularnog MC34063. Ali ponekad će nam trebati sklop koji može raditi i kao dolar i kao regulator pojačanja.
Recimo, na primjer, ako se vaš uređaj napaja litijevom baterijom, raspon ulaznog napona bit će između 3,6 V i 4,2 V. Ako ovom uređaju trebaju dva radna napona 3,3 V i 5 V. Zatim trebate dizajnirati regulator pojačanog pojačanja koji će regulirati napon iz ove litijeve baterije na 3,3 V i 5 V. Dakle, u ovom uputstvu naučit ćemo kako izraditi jednostavan regulator pojačanog pojačanja i testirati ga na ploči za jednostavnost izrade. Ovaj regulator dizajniran je za rad s 9V baterijom i može pružiti širok izlazni napon u rasponu od 3,3V do 12V s maksimalnom izlaznom strujom od 4A.
Komponente potrebne
- Xl6009
- 10k unaprijed postavljenih
- Prigušnica od 33uH - 2kom
- 1n4007 - 2kom
- SR160 - 1 kom (za maks. 800 mA izlaza)
- Prigušnica 10uH
- Kondenzator od 100uF
- 1000uF kondenzator -2kom
- Kondenzator od 1uF keramike ili poliestera
- 9V izvor napajanja (baterija ili adapter)
- Breadboard
- Žice za pločice.
XL6009 Buck-Boost regulator IC
Postoji mnogo načina za izgradnju kruga za buck-boost, zarad ovog uputstva koristit ćemo poznati IC6 DC / DC pretvarač XL6009. Odabrali smo ovaj IC zbog jednostavnosti dostupnosti i prirode prilagođene početnicima. Također možete provjeriti članak o tome kako odabrati IC sklopnog regulatora koji će vam pomoći u odabiru drugog regulatora za vaše dizajne prebacivanja.
Glavna komponenta je sklopni regulator XL6009. Pinout od XL6009 i specifikacija prikazani su u donjoj slici.
Metalna pločica je iznutra povezana s preklopnom iglom upravljačkog modula XL6009. Opis pribadače također je dat u gornjoj tablici. Važne tehničke specifikacije XL6009 IC date su u nastavku
Značajke
- Širok raspon ulaznog napona od 5V do 32V
- Programiranje pozitivnog ili negativnog izlaznog napona s jednim povratnim pinom
- Kontrola trenutnog načina rada pruža izvrstan prijelazni odgovor
- Referenca 1.25V podesiva
- Fiksna komutacijska frekvencija od 400 KHz
- Maksimalna preklopna struja 4A
- SW PIN Ugrađena zaštita od prenapona
- Izvrsna regulacija crte i opterećenja
- EN PIN TTL mogućnost isključivanja
- MOSFET s unutarnjim optimiziranjem snage
- Visoka učinkovitost do 94%
- Ugrađena kompenzacija frekvencije
- Ugrađena funkcija laganog pokretanja
- Ugrađena funkcija toplinskog isključenja
- Ugrađena funkcija ograničenja struje
- Dostupno u paketu TO263-5L
Gornja tablica specifikacija pokazuje da je minimalni ulazni napon ovog upravljačkog sklopa IC 5V, a maksimum 32 Volta. Također, kako je frekvencija komutacije 400 kHz, to otvara mogućnosti korištenja manjih prigušnica u svrhe prebacivanja. Također, IC upravljačkog programa podržava maksimalnu izlaznu struju od 4A, što je sjajno za pokrivanje mnogih aplikacija povezanih s visokonapetostnom strujom.
Buck-Boost pretvarački krug pomoću XL6009
Kompletna shema kruga buck-boost pretvarača prikazana je na donjoj slici.
Za bilo koji sklopni regulator, induktor i kondenzator su glavne komponente. Položaj prigušnice i kondenzatora u krugu vrlo je bitan za osiguravanje potrebne snage opterećenja tijekom stanja uključivanja i isključivanja. U ovom se slučaju koriste dvije prigušnice (l1 i L4) koje će podržavati funkciju dojke i pojačanja pojedinačno u ovom sklopnom krugu. Induktor od 33uH koji je L1, je induktor koji je odgovoran za Buck način rada, dok se induktor L2 koristi za induktor pojačanog načina rada. Ovdje sam namotao vlastiti induktor pomoću feritne jezgre i emajlirane bakrene žice. Ako ste novi u izradi vlastite prigušnice, za početak možete provjeriti ovaj članak o osnovama dizajna prigušnice i zavojnice induktora. Nakon što izgradite svoj prigušnik,možete provjeriti njegovu vrijednost pomoću LCD mjerača ili ako nemate LCR mjerač, možete pomoću svog osciloskopa pronaći vrijednost induktora pomoću metode rezonantne frekvencije.
Ulazni kondenzatori, C1 i C2, koriste se za filtriranje prijelaznih pojava i mreškanje iz vanjske baterije ili izvora napajanja. Kondenzator C3, 1uF, 100V služi za izolaciju ove dvije prigušnice. Postoji Schottky dioda SR160 koja je jedan amper, 60V dioda koja se koristi za pretvaranje ciklusa preklopne frekvencije u istosmjernu struju, a kondenzator 1000uF, 35V je kondenzator filtra koji se koristi za filtriranje izlaza s diode.
Kako je napon praga povratne sprege 1,25 V, djelitelj napona može se podesiti prema ovom naponu povratne sprege za konfiguriranje stvarnog izlaza. Za naš krug koristili smo lonac (R1) i otpornik (R2) za pružanje povratnog napona.
R1 je promjenjivi otpor koji se koristi za podešavanje izlaznog napona. R1 i R2 čine razdjelnik napona koji pruža povratnu informaciju o upravljačkom programu IC XL6009. Kao LC filtar koriste se induktor L4 od 10uH i kondenzator C3 od 100uF.
Izrada i rad Buck-Boost pretvarača
Osim induktora, sve komponente trebaju biti lako dostupne. XL6009 IC nije prihvatljiv za ploče. Stoga sam pomoću točkaste ploče povezao igle XL6009 s muškim zaglavljem, kao što je prikazano dolje.
Izgradite prigušnicu kao što je prethodno rečeno i stvorite svoj krug. Koristio sam ploču za pojednostavljivanje kako bih olakšao stvari, ali preporučuje se parfem. Jednom kad sam dovršio moj krug na ploči izgledao je ovako.
Kad je ulazni napon veći od zadanog izlaznog napona, prigušnica se napuni i odupire svim promjenama na trenutnom putu. Kad se sklopka isključi, prigušnica daje napunjenu struju preko kondenzatora C3, a napokon je ispravljaju i izravnavaju Schottky dioda i kondenzator C4. Vozač provjerava izlazni napon razdjelnikom napona i preskače ciklus prebacivanja radi sinkronizacije izlaznog napona prema izlazu kruga povratne sprege.
Ista se stvar događa tijekom pojačanog načina rada kada je ulazni napon manji od izlaznog napona, a induktor L2 se napuni i daje struju opterećenja tijekom stanja isključenja.
Ispitivanje kruga pretvarača Buck-Boost XL6009
Krug se ispituje u ploči. Imajte na umu da smo sklop na ploči izgradili samo u svrhu ispitivanja i da ne biste trebali opterećivati krug dulji od 1,5 A kada ste na ploči. Za jače strujne primjene, preporučuje se lemljenje vašeg kruga na perf boardu.
Za napajanje kruga možete koristiti bateriju od 9 V, ali ja sam upotrijebio napajanje za stol koje je postavljeno na 9 V.
Izlazni napon se pomoću potenciometra može postaviti od 3,3 V do 12 V. Tehnički, krug može biti dizajniran za visoku izlaznu struju do 4A. Ali, zbog ograničenja izlazne diode, krug se ne ispituje u punom opterećenju. Izlazno opterećenje postavljeno je na pristojnu vrijednost od približno 700-800mA struje. Po potrebi možete promijeniti izlaznu diodu kako biste povećali izlaznu struju.
Da bismo testirali naš krug napajanja, koristili smo multimetar za nadzor izlaznog napona, a za opterećenje koristili smo istosmjerno elektroničko opterećenje nešto slično onome što smo ranije izgradili. Ako nemate elektroničko opterećenje, možete upotrijebiti bilo koje opterećenje po vašem izboru i nadzirati struju pomoću multimetra. Kompletni video za testiranje nalazi se na dnu ove stranice.
Također je primijećeno da izlazni napon pomalo fluktuira u granici od +/- 5%. To je zbog visoke DCR vrijednosti prigušnica i nedostupnosti hladnjaka u XL6009. Adekvatan hladnjak i odgovarajuće komponente mogu biti korisni za stabilan izlaz. Sve u svemu, krug radi prilično operativno i performanse su zadovoljavajuće. Ako imate pitanja, ostavite ih u odjeljku za komentare, a forume možete koristiti i za druga tehnička pitanja.