„Buck boost“ reguliatorius naudojant „xl6009“ su reguliuojama išėjimo įtampa nuo 3,3 iki 12 V

„Buck-Boost“ reguliatorius gaminamas naudojant dvi skirtingas topologijas, kaip rodo pavadinimas, jis susideda iš „buck“ ir „boost“ topologijos. Mes jau žinome, kad „Buck Regulator“ topologija teikia mažesnę išėjimo įtampos dydį nei įėjimo įtampa, o „Boost Regulator Topology“ teikia didesnę išėjimo įtampos dydį nei pateikta įėjimo įtampa. Mes jau sukūrėme 12–5 V „Buck Converter“ ir 3,7–5 V „Boost“ keitiklio grandines naudodami populiarią MC34063. Tačiau kartais mums gali prireikti grandinės, kuri galėtų veikti ir kaip spardos, ir kaip stiprinimo reguliatorius.

Tarkime, pavyzdžiui, jei jūsų įrenginys maitinamas naudojant ličio bateriją, tada įėjimo įtampos diapazonas bus nuo 3,6 V iki 4,2 V. Jei šiam įrenginiui reikia dviejų 3,3 ir 5 V įtampų. Tada turite sukurti „buck-boost“ reguliatorių, kuris reguliuos šios ličio baterijos įtampą į 3.3V ir 5V. Taigi, šioje pamokoje sužinosime, kaip sukurti paprastą „buck-boost“ reguliatorių ir išbandyti jį ant duonos lentos, kad būtų lengviau pastatyti. Šis reguliatorius yra skirtas dirbti su 9 V baterija ir gali suteikti plačią išėjimo įtampą nuo 3,3 V iki 12 V, o maksimali išėjimo srovė yra 4 A.

Būtini komponentai

Xl6009
10 tūkst. Iš anksto nustatytas
33uH induktorius - 2vnt
1n4007 - 2vnt
SR160 - 1vnt (maks. 800mA išėjimui)
10uH induktorius
100uF kondensatorius
1000uF kondensatorius -2vnt
1uF keramikos arba poliesterio plėvelės kondensatorius
9 V maitinimo šaltinis (baterija arba adapteris)
Bandomoji Lenta
Vielos duonos lentai.

XL6009 „Buck-Boost Regulator IC“

Yra daugybė būdų, kaip sukurti „buck-boost“ grandinę. Dėl šios pamokos mes naudosime garsųjį XL6009 DC / DC Converter IC. Šį IC pasirinkome dėl jo patogumo ir patogumo pradedantiesiems. Taip pat galite perskaityti straipsnį apie tai, kaip pasirinkti perjungimo reguliatoriaus IC, kuris padės jums pasirinkti kitą reguliatorių jūsų perjungimo dizainui.

Pagrindinis komponentas yra perjungimo reguliatorius XL6009. Iš XL6009 pinout ir specifikacijų rodomi žemiau paveikslėlyje.

Metalinė juosta yra sujungta su XL6009 tvarkyklės jungiklio kaiščiu. Smeigtuko aprašymas taip pat pateiktas aukščiau pateiktoje lentelėje. Svarbios XL6009 IC techninės specifikacijos pateikiamos žemiau

funkcijos

Platus 5–32 V įėjimo įtampos diapazonas
Teigiamos arba neigiamos išėjimo įtampos programavimas vienu grįžtamuoju kaiščiu
Dabartinio režimo valdymas suteikia puikų laikiną atsaką
1,25 V etaloninė reguliuojama versija
Fiksuotas 400KHz perjungimo dažnis
Maksimali 4A perjungimo srovė
SW PIN įmontuota apsauga nuo viršįtampio
Puikus linijos ir apkrovos reguliavimas
LT PIN TTL išjungimo galimybė
Vidinis „Optimize Power MOSFET“
Didelis efektyvumas iki 94%
Integruota dažnio kompensacija
Integruota „Soft-Start“ funkcija
Įmontuota terminio išjungimo funkcija
Integruota srovės ribos funkcija
Yra TO263-5L pakuotėje

Aukščiau pateiktoje specifikacijų lentelėje parodyta, kad mažiausia šio tvarkyklės IC įėjimo įtampa yra 5 V, o didžiausia - 32 voltai. Be to, kadangi perjungimo dažnis yra 400 kHz, tai atveria galimybes naudoti mažesnius induktorius su perjungimu susijusiems tikslams. Be to, tvarkyklės IC palaiko maksimalią 4A išėjimo srovę, kuri puikiai tinka daugeliui su aukšta vardine srove susijusių programų uždengti.

„Buck-Boost“ keitiklio grandinė naudojant XL6009

Visa „buck-boost“ keitiklio grandinės schema parodyta paveikslėlyje žemiau.

Bet kurio perjungimo reguliatoriaus pagrindiniai komponentai yra induktorius ir kondensatorius. Induktoriaus ir kondensatoriaus padėtis grandinėje yra labai svarbi norint užtikrinti reikiamą apkrovos galią įjungiant ir išjungiant. Šiuo atveju naudojami du induktoriai (l1 ir L4), kurie šioje jungimo grandinėje atskirai palaikys „buck“ ir „boost“ funkcijas. 33uH induktorius, kuris yra L1, yra induktorius, atsakingas už „Buck“ veikimo režimą, o induktorius L2 naudojamas „Boost“ režimo induktoriui. Čia aš suvyniojau savo induktorių naudodamas ferito šerdį ir emaliuotą varinę vielą. Jei dar nesudarėte savo induktoriaus, galite pradėti peržiūrėti šį straipsnį apie induktoriaus ir induktoriaus ritės konstrukcijos pagrindus. Kai sukursite induktorių,galite patikrinti jo vertę naudodami LCD matuoklį arba, jei neturite LCR matuoklio, galite naudoti savo osciloskopą, kad surastumėte induktoriaus vertę naudodami rezonansinio dažnio metodą.

Įvesties kondensatoriai, C1 ir C2, naudojami filtruojant pereinamuosius procesus ir banguojant iš išorinės baterijos ar maitinimo šaltinio. Šiems dviem induktoriams izoliuoti naudojamas kondensatorius C3, 1uF, 100V. Yra „ Schottky“ diodas SR160, kuris yra vieno ampero, 60 V diodas, naudojamas perjungimo dažnio ciklą paversti nuolatine ir kondensatoriumi 1000uF, 35 V yra filtro kondensatorius, naudojamas filtruoti išėjimo iš diodo.

Kadangi grįžtamojo ryšio slenkstinė įtampa yra 1,25 V, įtampos daliklį galima nustatyti pagal šią grįžtamojo ryšio įtampą, kad būtų galima konfigūruoti faktinę išvestį. Savo grandinei mes naudojome puodą (R1) ir rezistorių (R2), kad gautume grįžtamąją įtampą.

R1 yra kintamasis rezistorius, naudojamas išėjimo įtampai nustatyti. R1 ir R2 sudaro įtampos daliklį, kuris teikia grįžtamąjį ryšį vairuotojo IC XL6009. Kaip LC filtras naudojamas 10uH induktorius L4 ir 100uF kondensatorius C3.

„Buck-Boost Converter“ konstrukcija ir darbas

Išskyrus induktorių, visi komponentai turėtų būti lengvai prieinami. „XL6009 IC“ nėra draugiškas su duona. Taigi aš naudoju punktyrinę lentą, kad sujungčiau XL6009 kaiščius su vyriškais antgalių kaiščiais, kaip parodyta žemiau.

Sukurkite induktorių, kaip aptarta anksčiau, ir sukurkite savo grandinę. Aš naudoju duonos lentą, kad viskas būtų lengva, tačiau rekomenduojama geriausia lenta. Kai baigsiu savo grandinę ant duonos, atrodė taip.

Kai įėjimo įtampa yra didesnė už nustatytą išėjimo įtampą, induktorius įkraunamas ir atsispiria bet kokiems srovės kelio pokyčiams. Išjungus jungiklį, induktorius per C3 kondensatorių tiekia įkrautą srovę ir galiausiai ištaiso ir išlygina atitinkamai Schottky diodu ir kondensatoriumi C4. Vairuotojas patikrina išėjimo įtampą įtampos dalikliu ir praleidžia perjungimo ciklą, kad sinchronizuotų išėjimo įtampą pagal grįžtamojo ryšio grandinės išvestį.

Tas pats atsitinka padidinimo režimu, kai įėjimo įtampa yra mažesnė už išėjimo įtampą, o induktorius L2 įkraunamas ir užtikrina apkrovos srovę išjungimo metu.

XL6009 „Buck-Boost“ keitiklio grandinės testavimas

Grandinė išbandoma duonos lentoje. Atkreipkite dėmesį, kad mes sukūrėme grandinę ant duonos plokštės tik bandymų tikslais, o jūs neturėtumėte įkelti savo grandinės daugiau nei 1,5 A, kai esate ant duonos. Norint naudoti didesnę srovę, labai rekomenduojama lituoti grandinę ant plokštės.

Norėdami maitinti grandinę, galite naudoti 9 V bateriją, bet aš naudoju savo stendo maitinimo šaltinį, kuris nustatytas 9 V įtampa.

Išėjimo įtampą galima nustatyti nuo 3,3 V iki 12 V, naudojant potenciometrą. Techniškai grandinė gali būti suprojektuota net 4A didelei išėjimo srovei. Tačiau dėl išėjimo diodo apribojimo grandinė nėra išbandyta visa apkrova. Išėjimo apkrova nustatoma kaip tinkama, maždaug 700–800 mA srovės vertė. Jei reikia, galite pakeisti išvesties diodą, kad padidintumėte išėjimo srovę.

Norėdami patikrinti savo maitinimo grandinę, mes naudojome multimetrą, kad galėtume stebėti išėjimo įtampą ir apkrovą, mes naudojome nuolatinės srovės elektroninę apkrovą, panašią į tą, kurią mes pastatėme anksčiau. Jei neturite elektroninės apkrovos, galite naudoti bet kurią pasirinktą apkrovą ir stebėti srovę naudodami multimetrą. Visas bandymo vaizdo įrašas pateiktas šio puslapio apačioje.

Taip pat pastebima, kad išėjimo įtampa šiek tiek kinta +/- 5% skirtumu. Taip yra dėl didelės induktorių DCR vertės ir dėl to, kad XL6009 nėra šilumos kriauklės. Tinkamam šilumos šalintuvui ir tinkamiems komponentams gali būti naudinga stabili produkcija. Apskritai grandinė veikia gana operatyviai, o veikimas yra patenkinamas. Jei turite klausimų, palikite juos komentarų skiltyje, taip pat galite naudoti mūsų forumus kitiems techniniams klausimams.