- Потрібні компоненти
- Схема регулятора Buck-Boost XL6009
- Особливості
- Схема перетворювача Buck-Boost з використанням XL6009
- Будівництво та робота Buck-Boost Converter
- Тестування схеми перетворювача Buck-Boost XL6009
Регулятор Buck-Boost виконаний з використанням двох різних топологій, як випливає з назви, він складається як з топології buck, так і з boost. Ми вже знаємо, що топологія регулятора Бака забезпечує меншу величину вихідної напруги, ніж вхідна напруга, тоді як топологія регулятора посилення забезпечує більшу величину вихідної напруги, ніж надана вхідна напруга. Ми вже побудували перетворювач Buck від 12 В до 5 В та схему підсилювача 3,7 В до 5 В за допомогою популярного MC34063. Але іноді нам може знадобитися схема, яка може одночасно працювати як долар, так і регулятор підсилення.
Скажімо, наприклад, якщо ваш пристрій живиться від літієвої батареї, тоді діапазон вхідної напруги буде становити від 3,6 В до 4,2 В. Якщо цей пристрій потребує двох робочих напруг 3,3 В і 5 В. Тоді вам потрібно розробити регулятор підвищення напруги, який регулюватиме напругу від цієї літієвої батареї на 3,3 В і 5 В. Отже, у цьому підручнику ми дізнаємося, як створити простий регулятор підвищення напруги та протестувати його на макетній панелі для зручності побудови. Цей регулятор призначений для роботи з батареєю 9 В і може забезпечувати широку вихідну напругу від 3,3 В до 12 В при максимальному вихідному струмі 4 А.
Потрібні компоненти
- Xl6009
- 10 тис. Попередньо встановлених
- Індуктор 33uH - 2шт
- 1n4007 - 2шт
- SR160 - 1шт (для максимального виходу 800 мА)
- Індуктор 10uH
- Конденсатор 100 мкФ
- Конденсатор 1000 мкФ -2шт
- 1 мкФ керамічний або поліефірний плівковий конденсатор
- Джерело живлення 9 В (акумулятор або адаптер)
- Макет
- Провід для макетів.
Схема регулятора Buck-Boost XL6009
Існує багато способів побудувати схему підвищення напруги, заради цього підручника ми використовуватимемо відому мікросхему перетворювача DC / DC XL6009. Ми вибрали цей ІС через його легкість у доступності та зручність для початківців. Ви також можете переглянути статтю про те, як вибрати мікросхему регулятора комутації, щоб допомогти вам з іншим вибором регулятора для ваших конструкцій комутації.
Основним компонентом є комутаційний регулятор XL6009. Цокольовка XL6009 і технічні характеристики, показана на малюнку нижче.
Металева вкладка внутрішньо з'єднана з вимикачем мікросхеми XL6009 драйвера. Опис штифтів також наведено у таблиці вище. Важливі технічні характеристики XL6009 IC наведені нижче
Особливості
- Широкий діапазон вхідної напруги від 5 до 32 В
- Позитивне чи негативне програмування вихідної напруги за допомогою одного штифта зворотного зв'язку
- Поточний режим управління забезпечує чудову перехідну реакцію
- Довідкова регульована версія 1,25 В
- Виправлена частота комутації 400 кГц
- Максимальний струм комутації 4А
- SW PIN Вбудований захист від перенапруги
- Відмінне регулювання лінії та навантаження
- EN PIN TTL Можливість відключення
- Внутрішній оптимізуючий потужність MOSFET
- Висока ефективність до 94%
- Вбудована компенсація частоти
- Вбудована функція плавного запуску
- Вбудована функція термовідключення
- Вбудована функція обмеження струму
- Випускається в упаковці TO263-5L
Наведена вище таблиця специфікацій показує, що мінімальна вхідна напруга цього мікросхеми драйвера становить 5 В, а максимальна - 32 Вольт. Крім того, оскільки частота комутації становить 400 кГц, це відкриває можливості використовувати менші індуктори для цілей, пов'язаних з комутацією. Крім того, мікросхема драйвера підтримує вихідний струм максимум 4А, що чудово прикриває багато програм, пов'язаних із високим номінальним струмом.
Схема перетворювача Buck-Boost з використанням XL6009
Повна схема схеми перетворювача підвищеного струму показана на зображенні нижче.
Для будь-якого перемикаючого регулятора індуктор та конденсатор є основними компонентами. Положення індуктора та конденсатора в ланцюзі дуже важливо для забезпечення необхідної потужності на навантаженні під час увімкнення та вимкнення. У цьому випадку використовуються дві котушки індуктивності (l1 і L4), які підтримуватимуть функцію зниження та підсилення окремо в цій схемі комутації. Індуктор 33uH, який є L1, - це індуктор, який відповідає за режим роботи Бака, тоді як індуктор L2 використовується для індуктора режиму Boost. Тут я накрутив власний індуктор із використанням феритового сердечника та емальованого мідного дроту. Якщо ви новачок у створенні власної котушки індуктивності, для початку ознайомтесь із цією статтею з основ конструкції котушки індуктивності та котушки індуктора. Після того, як ви побудували свій індуктор,Ви можете перевірити його значення за допомогою РК-лічильника, або якщо у Вас немає лічильника LCR, Ви можете використовувати свій осцилограф, щоб знайти значення індуктивності за допомогою методу резонансної частоти.
Вхідні конденсатори C1 і C2 використовуються для фільтрації перехідних процесів і пульсацій від зовнішньої батареї або джерела живлення. Конденсатор С3, 1 мкФ, 100 В використовується для ізоляції цих двох індукторів. Існує діод Шотткі SR160, який являє собою один ампер, 60 В діод, який використовується для перетворення циклу перемикання частоти в постійний струм, а конденсатор 1000 мкФ, 35 В - це конденсатор фільтра, який використовується для фільтрації виходу з діода.
Оскільки порогова напруга зворотного зв'язку становить 1,25 В, дільник напруги можна встановити відповідно до цієї напруги зворотного зв'язку для налаштування фактичного виходу. Для нашої схеми ми використовували котел (R1) і резистор (R2) для забезпечення напруги зворотного зв'язку.
R1 - це змінний резистор, який використовується для налаштування вихідної напруги. R1 і R2 утворюють дільник напруги, який забезпечує зворотний зв'язок з драйвером IC XL6009. Індуктор 10 мкГн L4 і конденсатор 100 мкФ С3 використовуються як РХ-фільтр.
Будівництво та робота Buck-Boost Converter
Крім індуктора, всі компоненти повинні бути легко доступними. Схема XL6009 не є зручною для макетів. Отже, я використав пунктирну дошку для з’єднання штифтів XL6009 з чоловічими штифтами заголовка, як показано нижче.
Побудуйте індуктор, як обговорювалося раніше, і створіть свою схему. Я використовував макет для полегшення ситуації, але рекомендується дошка для пар. Після завершення моєї схеми на макетній панелі виглядало так.
Коли вхідна напруга вище встановленої вихідної напруги, індуктор заряджається і протистоїть будь-яким змінам струмового шляху. Коли вимикач вимикається, індуктор забезпечує заряджений струм через конденсатор С3 і, нарешті, випрямляє та згладжує діодом Шотткі та конденсатором С4 відповідно. Драйвер перевіряє вихідну напругу дільником напруги і пропускає цикл перемикання для синхронізації вихідної напруги відповідно до виходу схеми зворотного зв'язку.
Те саме відбувається в режимі наддуву, коли вхідна напруга менше вихідної напруги, а індуктор L2 заряджається і забезпечує струм навантаження під час відключення.
Тестування схеми перетворювача Buck-Boost XL6009
Схема перевірена в макетній платі. Зверніть увагу, що ми побудували схему на макетній платі лише для тестування, і ви не повинні навантажувати свою схему більше 1,5 А, коли на макетній панелі. Для більших поточних застосувань настійно рекомендується паяти схему на платі перф.
Для живлення ланцюга ви можете використовувати акумулятор 9 В, але я використав свій блок живлення, який встановлений на рівні 9 В.
Вихідну напругу можна встановити від 3,3 до 12 В за допомогою потенціометра. Технічно схема може бути розрахована на високий вихідний струм до 4А. Але, через обмеження вихідного діода, схема не перевіряється при повному навантаженні. Вихідне навантаження встановлено на гідне значення приблизно 700-800мА струму. Ви можете змінити вихідний діод, щоб збільшити вихідний струм, якщо потрібно.
Для тестування нашої схеми живлення ми використали мультиметр для контролю вихідної напруги, а для навантаження ми використали електронне навантаження постійного струму, щось подібне до того, що ми будували раніше. Якщо у вас немає електронного навантаження, ви можете використовувати будь-яке навантаження на ваш вибір і контролювати струм за допомогою мультиметра. Повне відео про тестування наведено внизу цієї сторінки.
Також помічено, що вихідна напруга дещо коливається в межах +/- 5%. Це пов'язано з високим значенням DCR котушок індуктивності та недоступністю радіатора у XL6009. Достатній тепловідвід та відповідні компоненти можуть бути корисними для стабільного виходу. Загалом, схема працює цілком оперативно, а продуктивність задовільна. Якщо у вас є які-небудь питання, залиште їх у розділі коментарів, ви також можете скористатися нашими форумами для інших технічних питань.