- Tarvittavat komponentit
- XL6009 Buck-Boost -säätimen IC
- ominaisuudet
- Buck-Boost-muunninpiiri käyttäen XL6009
- Buck-Boost-muuntimen rakentaminen ja työskentely
- XL6009 Buck-Boost Converter -piirin testaus
Buck-Boost-säädin valmistetaan kahdella eri topologialla, kuten nimestä voi päätellä, se koostuu sekä buck- että boost-topologiasta. Tiedämme jo, että Buck Regulator Topology tarjoaa pienemmän lähtöjännitteen kuin tulojännite, kun taas Boost Regulator Topology tarjoaa suuremman lähtöjännitteen kuin toimitettu tulojännite. Olemme jo rakentaneet 12 V - 5 V Buck Converter ja 3,7 V - 5 V Boost-muunninpiirin suositulla MC34063: lla. Mutta toisinaan tarvitsemme virtapiirin, joka voi toimia sekä pumppuna että tehostinsäätimenä.
Oletetaan esimerkiksi, että jos laitteesi saa virtansa litiumakusta, tulojännitealue on välillä 3,6–4,2 V. Jos tämä laite tarvitsee kaksi käyttöjännitettä 3,3 V ja 5 V. Sitten sinun on suunniteltava buck-boost-säädin, joka säätelee tämän litiumpariston jännitettä 3,3 ja 5 voltiksi. Joten tässä opetusohjelmassa opimme rakentamaan yksinkertaisen buck-boost-säätimen ja testaamaan sitä leipälaudalla rakentamisen helpottamiseksi. Tämä säädin on suunniteltu toimimaan 9 V: n paristolla ja voi tarjota laajan lähtöjännitteen, joka vaihtelee välillä 3,3 V - 12 V, ja suurin lähtövirta on 4 A.
Tarvittavat komponentit
- Xl6009
- 10 k: n esiasetus
- 33uH kela - 2kpl
- 1n4007 - 2kpl
- SR160 - 1kpl (enintään 800 mA: n ulostulolle)
- 10uH induktori
- 100uF kondensaattori
- 1000uF kondensaattori -2kpl
- 1uF keraaminen tai polyesterikalvokondensaattori
- 9 V: n virtalähde (akku tai sovitin)
- Leipälauta
- Johdot leipälaudalle.
XL6009 Buck-Boost -säätimen IC
Buck-boost-piirin rakentamiseen on monia tapoja, tämän opetusohjelman vuoksi käytämme kuuluisaa XL6009 DC / DC Converter IC -piiriä. Olemme valinneet tämän IC: n sen helppokäyttöisyyden ja aloittelijoille sopivan luonteen vuoksi. Voit myös tarkistaa artikkelin siitä, kuinka valita kytkentäsäätimen IC auttamaan sinua muissa säätimien valinnoissa kytkentämalleja varten.
Pääkomponentti on kytkentäsäädin XL6009. Pinout XL6009 ja tekniset tiedot on esitetty alla kuvan.
Metallinen kieleke on liitetty sisäisesti XL6009-ohjaimen ic kytkentätappiin. Tapin kuvaus on annettu myös yllä olevassa taulukossa. XL6009 IC: n tärkeät tekniset tiedot on annettu alla
ominaisuudet
- Laaja 5 - 32 V: n tulojännitealue
- Positiivisen tai negatiivisen lähtöjännitteen ohjelmointi yhdellä palautetapilla
- Nykyisen tilan hallinta tarjoaa erinomaisen ohimenevän vasteen
- 1,25 V: n viite, säädettävä versio
- Kiinteä 400 kHz: n kytkentätaajuus
- Suurin 4A kytkentävirta
- SW PIN Sisäänrakennettu ylijännitesuoja
- Erinomainen linjan ja kuormituksen säätö
- FI PIN-koodi TTL-sammutustoiminto
- Sisäinen optimoi teho MOSFET
- Korkea hyötysuhde jopa 94%
- Sisäänrakennettu taajuuskorjaus
- Sisäänrakennettu Soft-Start-toiminto
- Sisäänrakennettu terminen sammutustoiminto
- Sisäänrakennettu virtarajatoiminto
- Saatavana TO263-5L-paketissa
Yllä oleva erittelytaulukko osoittaa, että tämän ohjainpiirin pienin tulojännite on 5 V ja suurin 32 Volt. Koska kytkentätaajuus on 400 kHz, se avaa mahdollisuuden käyttää pienempiä induktoreita kytkentään liittyviin tarkoituksiin. Ohjaimen IC tukee myös enintään 4A: n lähtövirtaa, joka on hyvä peittämään monia korkeaan nimellisvirtaan liittyviä sovelluksia.
Buck-Boost-muunninpiiri käyttäen XL6009
Koko buck-boost- muuntimen piirikaavio on esitetty alla olevassa kuvassa.
Kaikkien kytkinlaitteiden pääkomponentit ovat induktori ja kondensaattori. Induktorin ja kondensaattorin sijainti piirissä on erittäin tärkeä, jotta kuormalle saadaan tarvittava teho virran kytkemisen ja sammuttamisen aikana. Tässä tapauksessa käytetään kahta induktoria (l1 ja L4), jotka tukevat buck- ja boost-toimintoja erikseen tässä kytkentäpiirissä. 33uH-induktori, joka on L1, on induktori, joka vastaa Buck-toimintatavasta, kun taas Induktoria L2 käytetään Boost-moodin induktoriin. Täällä olen käärinyt oman induktorini ferriittisydämellä ja emaloidulla kuparilangalla. Jos olet uusi oma induktorin valmistus, voit aloittaa tutustumalla tähän artikkeliin induktorin ja kelakelan suunnittelun perusteisiin. Kun olet rakentanut kelan,Voit tarkistaa sen arvon LCD-mittarilla tai jos sinulla ei ole LCR-mittaria, voit käyttää oskilloskooppiasi löytääksesi induktoriarvon resonanssitaajuusmenetelmällä.
Tulokondensaattoreita C1 ja C2 käytetään transienttien suodattamiseen ja aaltoilemiseen ulkoisesta akusta tai virtalähteestä. Kondensaattoria C3, 1uF, 100V käytetään näiden kahden induktorin eristämiseen. On olemassa Schottky-diodi SR160, joka on yhden ampeerin 60 V: n diodi, jota käytetään vaihtamaan taajuusjakso DC: ksi ja kondensaattoriksi 1000uF, 35 V on suodatinkondensaattori, jota käytetään diodin ulostulon suodattamiseen.
Koska palautekynnysjännite on 1,25 V, jännitteenjakaja voidaan asettaa tämän takaisinkytkentäjännitteen mukaan todellisen lähdön konfiguroimiseksi. Piirissämme olemme käyttäneet pottia (R1) ja vastusta (R2) takaisinkytkentäjännitteen tuottamiseksi.
R1 on muuttuva vastus, jota käytetään lähtöjännitteen asettamiseen. R1 ja R2 muodostavat jännitteenjakajan, joka antaa palautetta ohjain-IC: lle XL6009. LC-suodattimena käytetään 10uH induktoria L4 ja 100uF kondensaattoria C3.
Buck-Boost-muuntimen rakentaminen ja työskentely
Kaikkien induktorin lisäksi kaikkien komponenttien tulisi olla helposti saatavilla. XL6009 IC ei ole leipälautaystävällinen. Siksi olen käyttänyt pisteviivaa liittäen XL6009: n tapit urosliittimiin alla olevan kuvan mukaisesti.
Rakenna kela kuten aiemmin keskusteltiin, ja luo piiri. Olen käyttänyt leipälevyä helpottamaan asioita, mutta suositellaan perf-lautaa. Kun piirini leipälaudalla oli valmis, näytin tältä.
Kun tulojännite on korkeampi kuin asetettu lähtöjännite, induktori latautuu ja vastustaa kaikkia muutoksia nykyisessä polussa. Kun kytkin katkaisee virran, induktori syöttää varatun virran C3-kondensaattorin kautta ja lopuksi tasaisee ja tasoittaa Schottky-diodi ja kondensaattori C4. Kuljettaja tarkistaa lähtöjännitteen jännitteenjakajalla ja ohittaa kytkentäjakson synkronoimaan lähtöjännitteen takaisinkytkentäpiirin lähdön mukaan.
Sama tapahtuu tehostustilassa, kun tulojännite on pienempi kuin lähtöjännite ja induktori L2 latautuu ja tuottaa kuormavirran sammutustilassa.
XL6009 Buck-Boost Converter -piirin testaus
Piiri testataan leipälaudalla. Huomaa, että olemme rakentaneet piirin leipälaudalle vain testaustarkoituksiin, eikä sinun pitäisi ladata piiriäsi yli 1,5 A: n ollessa leipälaudalla. Suurempia virtasovelluksia varten on erittäin suositeltavaa juottaa piiri piirilevylle.
Piirin virtalähteeksi voit käyttää 9 V: n akkua, mutta olen käyttänyt penkkini virtalähdettä, joka on asetettu 9 V: iin.
Lähtöjännite voidaan asettaa välillä 3,3 V - 12 V potentiometrillä. Teknisesti piiri voidaan suunnitella suurelle lähtövirralle jopa 4A. Mutta lähtödiodin rajoituksen vuoksi virtapiiriä ei testata täydellä kuormalla. Lähtökuormaksi on asetettu kunnollinen arvo, joka on noin 700-800 mA virtaa. Voit muuttaa lähtödiodia lisäämään lähtövirtaa tarvittaessa.
Tehonsyöttöpiirimme testaamiseksi olemme käyttäneet yleismittaria lähtöjännitteen ja kuormituksen seurantaan, olemme käyttäneet tasavirran elektronista kuormitusta jotain samanlaista kuin aiemmin rakentamamme. Jos sinulla ei ole elektronista kuormaa, voit käyttää mitä tahansa valitsemaasi kuormaa ja seurata virtaa yleismittarilla. Täydellinen testausvideo on tämän sivun alaosassa.
On myös huomattu, että lähtöjännite vaihtelee hieman +/- 5% marginaalissa. Tämä johtuu induktoreiden korkeasta DCR-arvosta ja jäähdytyselementin puuttumisesta XL6009: ssä. Riittävä jäähdytyselementti ja asianmukaiset komponentit voivat olla hyödyllisiä vakaalle tuotokselle. Piiri toimii kaiken kaikkiaan hyvin ja suorituskyky on tyydyttävä. Jos sinulla on kysyttävää, jätä ne kommenttiosioon, voit käyttää foorumeitamme myös muihin teknisiin kysymyksiin.