- Components necessaris
- IC del regulador XL6009 Buck-Boost
- Característiques
- Circuit convertidor Buck-Boost mitjançant XL6009
- Construcció i treball del convertidor Buck-Boost
- Prova del circuit convertidor XL6009 Buck-Boost
El regulador Buck-Boost es fa mitjançant dues topologies diferents, ja que, com el seu nom indica, consisteix tant en topologia buck com boost. Ja sabem que la topologia Buck Regulator proporciona una magnitud de tensió de sortida inferior a la d’entrada, mentre que una topologia Boost Regulator proporciona una magnitud de tensió de sortida superior a la tensió d’entrada proporcionada. Ja hem construït un convertidor Buck de 12V a 5V i un circuit convertidor Boost de 3,7V a 5V mitjançant el popular MC34063. Però, de vegades, és possible que necessitem un circuit que funcioni tant com a dòlar com a regulador d’impuls.
Per exemple, si el vostre dispositiu s’alimenta amb una bateria de liti, el rang de tensió d’entrada oscil·larà entre 3,6 V i 4,2 V. Si aquest dispositiu necessita dos voltatges de funcionament de 3,3V i 5V. A continuació, haureu de dissenyar un regulador d’alçada que reguli el voltatge d’aquesta bateria de liti a 3,3V i 5V. Per tant, en aquest tutorial, aprendrem a construir un senzill regulador d’augment de dòlars i provar-lo en una taula de treball per facilitar la construcció. Aquest regulador està dissenyat per funcionar amb una bateria de 9V i pot proporcionar un voltatge de sortida ampli que oscil·la entre 3,3V i 12V amb un corrent de sortida màxim de 4A.
Components necessaris
- Xl6009
- 10k predefinit
- Inductor de 33uH - 2 unitats
- 1n4007 - 2pcs
- SR160 - 1 unitat (per a una sortida màxima de 800 mA)
- Inductor de 10uH
- Condensador 100uF
- Condensador 1000uF -2pcs
- Condensador de pel·lícula de ceràmica o polièster 1uF
- Font d'alimentació de 9V (bateria o adaptador)
- Taula de pa
- Filferros per a taulers de pa.
IC del regulador XL6009 Buck-Boost
Hi ha moltes maneres de construir un circuit d’augment de dòlars, per aquest tutorial, farem servir el famós IC convertidor de CC / CC XL6009. Hem seleccionat aquest CI per la seva facilitat de disponibilitat i la seva naturalesa per a principiants. També podeu consultar l'article sobre com seleccionar el regulador de commutació IC per ajudar-vos a seleccionar altres reguladors per als vostres dissenys de commutació.
El component principal és el regulador de commutació XL6009. El pinout del XL6009 i les especificacions es mostren a la imatge següent.
La pestanya metàl·lica està connectada internament amb el pin de commutació del controlador XL6009 ic. La descripció dels pins també es dóna a la taula anterior. Les especificacions tècniques importants de XL6009 IC es donen a continuació
Característiques
- Àmplia gamma de voltatge d'entrada de 5V a 32V
- Programació de tensió de sortida positiva o negativa amb un sol pin de retroalimentació
- El control de mode actual proporciona una resposta transitòria excel·lent
- Versió ajustable de referència de 1,25 V
- S'ha corregit la freqüència de commutació de 400 kHz
- Corrent de commutació màxim 4A
- SW SW Protecció de sobretensió incorporada
- Excel·lent regulació de càrrega i línia
- Capacitat de tancament de PIN TTL
- MOSFET intern Optimize Power
- Alta eficiència de fins al 94%
- Compensació de freqüència incorporada
- Funció d'inici suau incorporada
- Funció d’aturada tèrmica incorporada
- Funció de límit de corrent incorporada
- Disponible en paquet TO263-5L
El gràfic d’especificacions anterior mostra que el voltatge d’entrada mínim d’aquest controlador IC és de 5 V i el màxim de 32 volts. A més, com que la freqüència de commutació és de 400 kHz, s’obren possibilitats d’utilitzar inductors més petits per commutar propòsits relacionats. A més, l’IC del controlador admet un màxim de corrent de sortida de 4A, ideal per tapar moltes aplicacions relacionades amb el corrent nominal alt.
Circuit convertidor Buck-Boost mitjançant XL6009
A la imatge següent es mostra el diagrama complet del circuit del convertidor d’ augment de dòlar.
Per a qualsevol regulador de commutació, l’inductor i el condensador són els components principals. La posició de l’inductor i del condensador al circuit és molt essencial per proporcionar la potència necessària a la càrrega durant les condicions d’encesa i apagada. En aquest cas, s’utilitzen dos inductors (l1 i L4) que donaran suport a la funció buck i boost individualment en aquest circuit de commutació. L’inductor de 33uH que és L1 és l’inductor responsable del mode de funcionament Buck, mentre que l’inductor L2 s’utilitza per a l’inductor de mode Boost. Aquí he enrotllat el meu propi inductor mitjançant un nucli de ferrita i filferro de coure esmaltat. Si no esteu fabricant el vostre propi inductor, podeu consultar aquest article sobre els conceptes bàsics del disseny d’inductors i bobines d’inductor per començar. Un cop hàgiu construït el vostre inductor,podeu comprovar-ne el valor mitjançant un comptador LCD o, si no teniu un comptador LCR, podeu utilitzar el vostre oscil·loscopi per trobar el valor de l’inductor mitjançant el mètode de freqüència de ressonància.
Els condensadors d'entrada, C1 i C2, s'utilitzen per filtrar transitoris i ondulacions de la bateria externa o de la font d'alimentació. El condensador C3, 1uF, 100V s’utilitza per aïllar aquests dos inductors. Hi ha un díode Schottky SR160 que és un díode d’un amperi de 60 V que s’utilitza per convertir el cicle de freqüència de commutació a CC i el condensador 1000uF, 35V és el condensador de filtre que s’utilitza per filtrar la sortida del díode.
Com que el voltatge del llindar de retroalimentació és d’1,25 V, el divisor de tensió es pot configurar segons aquest voltatge de retroalimentació per configurar la sortida real. Per al nostre circuit, hem utilitzat una olla (R1) i una resistència (R2) per proporcionar la tensió de retroalimentació.
R1 és una resistència variable que s’utilitza per configurar el voltatge de sortida. El R1 i el R2 formen un divisor de voltatge que proporciona retroalimentació al controlador IC XL6009. L’inductor L4 de 10uH i el condensador C3 de 100uF s’utilitzen com a filtre LC.
Construcció i treball del convertidor Buck-Boost
A part de l’inductor, tots els components haurien d’estar disponibles fàcilment. El XL6009 IC no és compatible amb les taules de suport. Per tant, he utilitzat el tauler de punts per connectar els pins del XL6009 als pins de capçalera masculins, tal com es mostra a continuació.
Construïu l’inductor com s’ha comentat anteriorment i creeu el vostre circuit. He utilitzat un tauler per facilitar les coses, però es recomana un tauler de perfecció. Un cop completat el meu circuit a la taula de proves, tenia aquest aspecte.
Quan la tensió d’entrada és superior a la tensió de sortida configurada, l’inductor es carrega i resisteix qualsevol canvi en el recorregut actual. Quan l’interruptor s’apaga, l’inductor proporciona el corrent carregat a través del condensador C3 i, finalment, es rectifica i suavitza el díode Schottky i el condensador C4, respectivament. El controlador comprova la tensió de sortida pel divisor de tensió i salta el cicle de commutació per sincronitzar la tensió de sortida segons la sortida del circuit de retroalimentació.
El mateix passa durant el mode d’augment quan el voltatge d’entrada és inferior al voltatge de sortida i l’inductor L2 es carrega i proporciona el corrent de càrrega durant la condició d’apagat.
Prova del circuit convertidor XL6009 Buck-Boost
El circuit es prova en una taula de proves. Tingueu en compte que hem creat el circuit a la placa de control només per fer proves i que no se suposa que carregueu el circuit durant més de 1,5 A quan estigueu a la placa de control. Per a aplicacions de corrent superior, es recomana soldar el circuit a la placa de perfils.
Per alimentar el circuit, podeu fer servir una bateria de 9V, però he utilitzat la font d'alimentació del banc que està configurada a 9V.
El voltatge de sortida es pot configurar de 3,3 V a 12 V mitjançant el potenciòmetre. Tècnicament, el circuit es pot dissenyar per a un corrent de sortida elevat de fins a 4A. Però, a causa de la limitació del díode de sortida, el circuit no es prova a plena càrrega. La càrrega de sortida s'estableix en un valor decent d'aproximadament 700-800mA de corrent. Podeu canviar el díode de sortida per augmentar el corrent de sortida si cal.
Per provar el nostre circuit de subministrament elèctric, hem utilitzat un multímetre per controlar la tensió de sortida i, per a la càrrega, hem utilitzat la càrrega electrònica de CC de manera similar a la que construïm anteriorment. Si no teniu cap càrrega electrònica, podeu utilitzar qualsevol càrrega que vulgueu i controlar el corrent mitjançant un multímetre. El vídeo de proves complet es proporciona a la part inferior d'aquesta pàgina.
També es nota que el voltatge de sortida fluctua una mica amb un marge de +/- 5%. Això es deu a l’alt valor DCR dels inductors i a la indisponibilitat del dissipador de calor al XL6009. Un dissipador de calor adequat i components adequats poden ser útils per a una producció estable. En general, el circuit funciona força operatiu i el rendiment és satisfactori. Si teniu alguna pregunta, deixeu-les a la secció de comentaris, també podeu utilitzar els nostres fòrums per a altres qüestions tècniques.