Регулатор на усилване с помощта на xl6009 с регулируемо изходно напрежение от 3.3v до 12v

Регулаторът Buck-Boost е направен с помощта на две различни топологии, както подсказва името, той се състои както от buck, така и от boost topology. Вече знаем, че топологията Buck Regulator осигурява по-ниска величина на изходното напрежение от входното напрежение, докато топологията Boost Regulator Topology осигурява по-висока величина на изходното напрежение от предоставеното входно напрежение. Вече сме изградили 12V до 5V Buck Converter и 3,7V до 5V Boost Converter Circuit, използвайки популярния MC34063. Но понякога може да се нуждаем от верига, която може да работи едновременно като пари и регулатор на усилване.

Да кажем, например, ако устройството ви се захранва с литиева батерия, тогава диапазонът на входното напрежение ще бъде между 3.6V до 4.2V. Ако това устройство се нуждае от две работни напрежения 3.3V и 5V. След това трябва да проектирате регулатор, който ще регулира напрежението от тази литиева батерия на 3.3V и 5V. И така, в този урок ще научим как да изградим обикновен регулатор на усилване и да го тестваме на плоча за лекота на изграждане. Този регулатор е проектиран да работи с 9V батерия и може да осигури широко изходно напрежение, вариращо от 3.3V до 12V с максимален изходен ток от 4А.

Необходими компоненти

Xl6009
10k предварително зададени
33uH индуктор - 2бр
1n4007 - 2бр
SR160 - 1бр (за макс. 800mA изход)
10uH индуктор
Кондензатор 100uF
1000uF кондензатор -2бр
1uF керамичен или полиестерен филмов кондензатор
9V източник на захранване (батерия или адаптер)
Макет
Проводници за макет.

XL6009 Buck-Boost регулатор IC

Има много начини за изграждане на верига за усилване, заради този урок ще използваме известната интегрална схема за преобразувател DC / DC XL6009. Избрахме тази интегрална схема поради нейната лекота на достъпност и благоприятен за начинаещи характер. Можете също да проверите статията за това как да изберете IC превключващ регулатор, за да ви помогне с друг избор на регулатор за вашите превключващи проекти.

Основният компонент е превключващият регулатор XL6009. В Конекторите на XL6009 и спецификациите са показани на снимката по-долу.

Металният щифт е вътрешно свързан с превключващия щифт на драйвера XL6009. Описанието на щифтовете също е дадено в горната таблица. Важните технически спецификации на XL6009 IC са дадени по-долу

Характеристика

Широк диапазон от 5V до 32V входно напрежение
Положително или отрицателно програмиране на изходното напрежение с един щифт за обратна връзка
Управлението на текущия режим осигурява отличен преходен отговор
1.25V Регулируема версия
Фиксирана честота на превключване 400KHz
Максимум 4A превключващ ток
SW PIN Вградена защита от пренапрежение
Отлично регулиране на линия и товар
EN PIN TTL Възможност за изключване
Вътрешно оптимизиране на мощността MOSFET
Висока ефективност до 94%
Вградена честотна компенсация
Вградена функция за плавно стартиране
Вградена функция за термично изключване
Вградена функция за ограничаване на тока
Предлага се в пакет TO263-5L

Горната таблица със спецификации показва, че минималното входно напрежение на този драйвер IC е 5V, а максималното е 32 Volt. Също така, тъй като честотата на превключване е 400 kHz, това отваря възможности за използване на по-малки индуктори за свързани с превключването цели. Също така, интегралната схема на драйвера поддържа максимум 4A изходен ток, което е чудесно за покриване на много приложения с висок номинален ток.

Buck-Boost Converter Circuit с използване на XL6009

Пълната схема на схемата на преобразувателя с бук-усилване е показана на изображението по-долу.

За всеки превключващ регулатор, индукторът и кондензаторът са основните компоненти. Положението на индуктора и кондензатора във веригата е много важно за осигуряване на необходимата мощност на товара по време на включване и изключване. В този случай се използват два дросела (l1 и L4), които ще поддържат функцията за повдигане и усилване поотделно в тази комутационна верига. Индукторът 33uH, който е L1, е индукторът, който е отговорен за режима на работа Buck, докато индукторът L2 се използва за индуктор в режим Boost. Тук съм навил свой собствен индуктор, използвайки феритна сърцевина и емайлирана медна жица. Ако не сте начинаещи да правите свой собствен индуктор, можете да проверите тази статия за основите на дизайна на индуктора и индукторната намотка, за да започнете. След като изградите индуктора си,можете да проверите стойността му с помощта на LCD метър или ако нямате LCR метър, можете да използвате осцилоскопа си, за да намерите стойността на индуктора, използвайки метода на резонансната честота.

Входните кондензатори C1 и C2 се използват за филтриране на преходни процеси и пулсации от външната батерия или източника на захранване. Кондензаторът C3, 1uF, 100V се използва за изолиране на тези две индуктори. Има диод на Schottky SR160, който е един ампер, 60V диод, използван за преобразуване на превключващия честотен цикъл в постоянен ток, а кондензаторът 1000uF, 35V е филтърният кондензатор, използван за филтриране на изхода от диода.

Тъй като напрежението на прага за обратна връзка е 1,25 V, делителят на напрежението може да бъде настроен според това напрежение за обратна връзка за конфигуриране на действителния изход. За нашата верига сме използвали гърне (R1) и резистор (R2), за да осигурим напрежението на обратната връзка.

R1 е променлив резистор, който се използва за настройка на изходното напрежение. R1 и R2 образуват делител на напрежението, който осигурява обратна връзка на драйвера IC XL6009. 10uH индуктор L4 и 100uF кондензатор C3 се използват като LC филтър.

Конструкция и работа на конвертора Buck-Boost

Освен индуктора, всички компоненти трябва да са лесно достъпни. IC XL6009 не е удобен за макет. Следователно, аз използвах пунктираната дъска, за да свържа щифтовете на XL6009 към мъжките щифтове, както е показано по-долу.

Изградете индуктора, както беше обсъдено по-рано, и създайте вашата схема. Използвах макет, за да улесня нещата, но се препоръчва перф борд. След като завърших моята схема на макет, изглеждаше така.

Когато входното напрежение е по-високо от зададеното изходно напрежение, индукторът се зарежда и устоява на всякакви промени в текущия път. Когато ключът се изключи, индукторът осигурява заредения ток през кондензатора С3 и накрая се коригира и изглажда съответно от диода на Шотки и кондензатора С4. Драйверът проверява изходното напрежение от делителя на напрежението и прескача цикъла на превключване, за да синхронизира изходното напрежение според изхода на веригата за обратна връзка.

Същото се случва по време на усилващия режим, когато входното напрежение е по-малко от изходното напрежение и индукторът L2 се зарежда и осигурява тока на натоварване по време на изключване.

Тестване на схема на преобразувател Buck-Boost XL6009

Веригата е тествана в макет. Имайте предвид, че ние сме изградили веригата на макет само с цел тестване и не трябва да зареждате веригата си за повече от 1,5 А, когато сте на макет. За приложения с по-висок ток силно се препоръчва запояване на вашата верига на перфектната платка.

За захранване на веригата можете да използвате 9V батерия, но аз използвах моето захранващо устройство, което е настроено на 9V.

Изходното напрежение може да се настрои от 3.3V до 12V с помощта на потенциометъра. Технически веригата може да бъде проектирана за висок изходен ток до 4А. Но поради ограничението на изходния диод веригата не е тествана при пълно натоварване. Изходното натоварване е настроено на прилична стойност от приблизително 700-800mA от тока. Можете да промените изходния диод, за да увеличите изходния ток, ако е необходимо.

За да тестваме нашата верига на захранване, използвахме мултицет за наблюдение на изходното напрежение, а за натоварването използвахме DC електронния товар, нещо подобно на това, което изградихме по-рано. Ако нямате електронен товар, можете да използвате всеки товар по ваш избор и да наблюдавате тока с помощта на мултицет. Пълното тестово видео е дадено в долната част на тази страница.

Също така се забелязва, че изходното напрежение малко се колебае в +/- 5% запас. Това се дължи на високата стойност на DCR на индукторите и недостъпността на радиатора в XL6009. Адекватният радиатор и подходящите компоненти могат да бъдат полезни за стабилна мощност. Като цяло веригата работи доста оперативно и производителността е задоволителна. Ако имате някакви въпроси, оставете ги в раздела за коментари, можете да използвате нашите форуми и за други технически въпроси.