Buck boost szabályozó xl6009 segítségével, állítható 3.3v-12v kimeneti feszültséggel

A Buck-Boost szabályozó két különböző topológia felhasználásával készül, amint a neve is mutatja, mind a buck, mind a boost topológiából áll. Azt már tudjuk, hogy a Buck Regulator Topology alacsonyabb kimeneti feszültséget biztosít, mint a bemeneti feszültség, míg a Boost Regulator Topology nagyobb kimeneti feszültséget nyújt, mint a megadott bemeneti feszültség. A népszerű MC34063 segítségével már építettünk egy 12 V-5 V-os átalakítót és egy 3,7 V-5 V-os átalakító áramkört. De időnként szükségünk lehet egy áramkörre, amely egyszerre működhet bakként és lendületszabályozóként.

Tegyük fel például, hogy ha készülékét lítium akkumulátorral táplálják, akkor a bemeneti feszültségtartomány 3,6 V és 4,2 V között lesz. Ha ehhez a készülékhez két 3.3V és 5V üzemi feszültségre van szükség. Ezután meg kell terveznie egy buck-boost szabályozót, amely e lítium akkumulátor feszültségét 3,3 V-ra és 5 V-ra szabályozza. Tehát ebben az oktatóanyagban megtanuljuk, hogyan kell felépíteni egy egyszerű bak-boost szabályozót, és kipróbálni egy kenyérlapon az építés megkönnyítése érdekében. Ezt a szabályozót úgy tervezték, hogy 9 V-os akkumulátorral működjön, és széles kimeneti feszültséget tud biztosítani 3,3 V és 12 V között, maximális kimeneti áram 4A.

Szükséges alkatrészek

1. Xl6009
2. 10k előre beállított
3. 33uH induktivitás - 2db
4. 1n4007 - 2db
5. SR160 - 1db (max. 800mA kimenethez)
6. 10uH induktivitás
7. 100uF kondenzátor
8. 1000uF kondenzátor -2db
9. 1uF kerámia vagy poliészter film kondenzátor
10. 9 V-os áramforrás (akkumulátor vagy adapter)
11. Kenyérlemez
12. Drótok a kenyérlemezhez.

XL6009 Buck-Boost Regulator IC

Számos módja van a buck-boost áramkör felépítésének, a bemutató érdekében a híres XL6009 DC / DC Converter IC-t fogjuk használni. Ezt az IC-t a könnyű hozzáférhetőség és a kezdőbarát jellege miatt választottuk. Megtekintheti azt a cikket is, hogy miként választhatja ki a kapcsolószabályozó IC-t, hogy segítsen a kapcsolóterv más szabályozóinak kiválasztásában.

A fő alkatrész az XL6009 kapcsolószabályozó. Az XL6009 pinoutját és a specifikációkat az alábbi kép mutatja.

A fém fül belső kapcsolatban van az XL6009 driver ic kapcsolócsapjával. A tű leírása szintén a fenti táblázatban található. Az XL6009 IC fontos műszaki specifikációit az alábbiakban adjuk meg

Jellemzők

• Széles 5 V és 32 V bemeneti feszültségtartomány
• Pozitív vagy negatív kimeneti feszültség programozása egyetlen visszacsatoló tűvel
• Az aktuális üzemmód-vezérlés kiváló átmeneti reakciót biztosít
• 1,25 V referencia állítható változat
• Fix 400KHz kapcsolási frekvencia
• Maximum 4A kapcsolási áram
• SW PIN Beépített túlfeszültség-védelem
• Kiváló vonal- és terhelésszabályozás
• EN PIN TTL kikapcsolási képesség
• Belső optimalizálás az energiaellátás érdekében
• Nagy hatékonyság, akár 94%
• Beépített frekvenciakompenzáció
• Beépített Soft-Start funkció
• Beépített termikus leállítás funkció
• Beépített áramkorlát funkció
• TO263-5L csomagban kapható

A fenti specifikációs táblázat azt mutatja, hogy ennek a meghajtó IC-nek a minimális bemeneti feszültsége 5 V, a maximális pedig 32 Volt. Továbbá, mivel a kapcsolási frekvencia 400 kHz, lehetőséget kínál kisebb induktorok használatára kapcsolással kapcsolatos célokra. Ezenkívül a meghajtó IC maximálisan 4A kimeneti áramot támogat, amely kiválóan alkalmas sok magas névleges árammal kapcsolatos alkalmazás elfedésére.

Buck-Boost átalakító áramkör az XL6009 segítségével

A teljes buck-boost konverter kapcsolási rajzát az alábbi kép mutatja.

Bármely kapcsolószabályozó esetében az induktivitás és a kondenzátor a fő alkatrész. Az induktor és a kondenzátor helyzete az áramkörben nagyon fontos ahhoz, hogy a terheléshez szükséges energiát biztosítsa a be- és kikapcsolási állapotban. Ebben az esetben két induktivitást (l1 és L4) használnak, amelyek egyenként támogatják a bekapcsolási és a boost funkciót ebben a kapcsolási áramkörben. A 33uH induktivitás, amely L1, az az induktor, amely a Buck üzemmódért felelős, míg az L2 induktort a Boost mód induktorához használják. Itt feltekertem saját induktivitásomat ferritmaggal és zománcozott rézhuzallal. Ha még nem ismeri fel saját induktivitásának elkészítését, akkor a kezdéshez áttekintheti ezt a cikket az induktivitás és az induktortekercs tervezésének alapjairól. Miután megépítette az induktivitását,ellenőrizheti annak értékét egy LCD-mérővel, vagy ha még nincs LCR-mérője, akkor az oszcilloszkóp segítségével megtalálja az induktor értékét a rezonáns frekvencia módszerrel.

A C1 és C2 bemeneti kondenzátorok a tranziensek kiszűrésére és a külső akkumulátor vagy az áramforrás hullámzásának szűrésére szolgálnak. A C3, 1uF, 100V kondenzátort használják e két induktor leválasztására. Van egy Schottky SR160 dióda, amely egy amperes, 60 V-os dióda, amelyet a kapcsolási frekvencia-ciklus DC- vé és 1000uF-os kondenzátorrá alakításához használnak. A 35V a dióda kimenetének szűrésére használt szűrőkondenzátor.

Mivel a visszacsatolási küszöbfeszültség 1,25 V, a feszültségosztó ennek a visszacsatolási feszültségnek megfelelően állítható be a tényleges kimenet konfigurálásához. Az áramkörünkhöz egy potot (R1) és egy ellenállást (R2) használtunk a visszacsatolási feszültség biztosításához.

R1 egy változó ellenállás, amelyet a kimeneti feszültség beállítására használnak. Az R1 és R2 feszültségosztót képez, amely visszajelzést ad a meghajtó IC XL6009 IC-nek. LC-szűrőként 10uH L4 induktivitást és 100uF C3 kondenzátort használnak.

Buck-Boost Converter építése és működése

Az induktivitáson kívül az összes alkatrésznek könnyen elérhetőnek kell lennie. Az XL6009 IC nem kenyérpirító. Ezért a pontozott táblával csatlakoztattam az XL6009 csapjait a férfi fejléc csapokhoz az alábbiak szerint.

Készítse el az induktort a korábban tárgyaltak szerint, és hozza létre az áramkört. Kenyérlapot használtam a dolgok megkönnyítésére, de egy tökéletes tábla ajánlott. Miután befejeztem az áramkört a kenyérlapon, így nézett ki.

Ha a bemeneti feszültség magasabb, mint a beállított kimeneti feszültség, az induktor feltöltődik, és ellenáll az áramút változásainak. Amikor a kapcsoló kikapcsol, az induktor biztosítja a feltöltött áramot a C3 kondenzátoron keresztül, majd végül a Schottky dióda és a C4 kondenzátor segítségével egyenirányítja és kisimítja. A vezető ellenőrzi a kimeneti feszültséget a feszültségosztóval, és kihagyja a kapcsolási ciklust, hogy szinkronizálja a kimeneti feszültséget a visszacsatoló áramkör kimenete szerint.

Ugyanez történik a boost módban, amikor a bemeneti feszültség kisebb, mint a kimeneti feszültség, és az L2 induktor feltöltődik, és kikapcsolási állapotban biztosítja a terhelési áramot.

Az XL6009 Buck-Boost átalakító áramkör tesztelése

Az áramkört kenyérlapon tesztelik. Ne feledje, hogy az áramkört csak kenyérlemezre építettük tesztelési célokra, és nem szabad állítólag 1,5 A-nál többet terhelni az áramkört a kenyérlapon. Nagyobb áramú alkalmazásokhoz erősen ajánlott az áramkör forrasztása tökéletes táblára.

Az áramellátáshoz használhat 9 V-os elemet, de én a pad tápegységét használtam, amely 9 V-ra van állítva.

A kimeneti feszültség 3,3 V és 12 V között állítható a potenciométer segítségével. Technikailag az áramkört akár 4A-os nagy kimeneti áramra is meg lehet tervezni. De a kimeneti dióda korlátozása miatt az áramkört nem tesztelik teljes terheléssel. A kimeneti terhelés megfelelő értékre van beállítva, körülbelül 700-800mA áramra. Szükség esetén megváltoztathatja a kimeneti diódát a kimeneti áram növeléséhez.

Az áramellátás áramkörének teszteléséhez multimétert alkalmaztunk a kimeneti feszültség és a terhelés figyelemmel kísérésére, az egyenáramú elektronikus terhelést valami hasonlóra használtuk, mint amit korábban építettünk. Ha nincs elektronikus terhelése, akkor tetszőleges terhelést használhat, és multiméter segítségével figyelheti az áramot. A teljes tesztvideó az oldal alján található.

Azt is észrevették, hogy a kimeneti feszültség kissé ingadozik +/- 5% -os különbséggel. Ennek oka az induktorok magas DCR-értéke és a hűtőborda nem elérhetősége az XL6009-ben. Megfelelő hűtőborda és megfelelő alkatrészek hasznosak lehetnek a stabil teljesítmény érdekében. Összességében az áramkör elég működőképes és a teljesítmény kielégítő. Ha bármilyen kérdése van, hagyja őket a megjegyzés részben, fórumunkat egyéb technikai kérdésekhez is felhasználhatja.