Xl6009 kullanan, 3.3v ila 12v arası ayarlanabilir çıkış voltajına sahip Buck boost regülatörü

Buck-Boost regülatörü, adından da anlaşılacağı gibi iki farklı topoloji kullanılarak yapılır, hem buck hem de boost topolojisinden oluşur. Buck Regulator Topology'nin giriş voltajından daha düşük bir çıkış voltajı sağladığını, bir Boost Regulator Topolojisinin ise sağlanan giriş voltajından daha yüksek büyüklükte bir çıkış voltajı sağladığını zaten biliyoruz. Popüler MC34063'ü kullanarak 12V - 5V Buck Dönüştürücü ve 3.7V - 5V Boost dönüştürücü Devresi inşa ettik. Ancak bazen, hem para hem de destek düzenleyici olarak çalışabilen bir devreye ihtiyacımız olabilir.

Örneğin, cihazınız bir lityum pil ile çalıştırılıyorsa, giriş voltajı aralığı 3,6 V ila 4,2 V arasında olacaktır. Bu cihaz iki çalışma voltajına ihtiyaç duyuyorsa 3.3V ve 5V. O zaman, bu lityum pilden gelen voltajı 3.3V ve 5V olarak düzenleyecek bir buck-boost regülatörü tasarlamanız gerekir. Bu nedenle, bu eğitimde, basit bir buck-boost düzenleyicinin nasıl kurulacağını ve bina kolaylığı için bir breadboard üzerinde nasıl test edileceğini öğreneceğiz. Bu regülatör, 9V'luk bir pil ile çalışmak üzere tasarlanmıştır ve maksimum 4A çıkış akımı ile 3.3V ile 12V arasında değişen geniş bir çıkış voltajı sağlayabilir.

Gerekli Bileşenler

Xl6009
10k ön ayar
33uH indüktör - 2 adet
1n4007 - 2 adet
SR160 - 1 adet (maksimum 800mA çıkış için)
10uH indüktör
100 uF Kapasitör
1000 uF kapasitör -2 adet
1 uF seramik veya polyester film kondansatör
9V güç kaynağı (pil veya adaptör)
Breadboard
Breadboard için teller.

XL6009 Buck-Boost Düzenleyici IC

Buck-boost devresi oluşturmanın birçok yolu vardır, bu eğitimin iyiliği için, ünlü XL6009 DC / DC Dönüştürücü IC'yi kullanacağız. Bu IC'yi, kolay bulunabilirliği ve başlangıç dostu yapısı nedeniyle seçtik. Anahtarlama tasarımlarınız için diğer regülatör seçimlerinde size yardımcı olması için anahtarlama regülatörü IC'nin nasıl seçileceği hakkındaki makaleyi de inceleyebilirsiniz.

Ana bileşen, XL6009 anahtarlama regülatörüdür. XL6009 pin dizilimi ve özellikleri aşağıdaki resimde gösterilmiştir.

Metal tırnak, XL6009 sürücü ic'nin Anahtarlama pimi ile dahili olarak bağlanır. Pim açıklaması ayrıca yukarıdaki tabloda verilmiştir. XL6009 IC'nin önemli teknik özellikleri aşağıda verilmiştir.

Özellikleri

Geniş 5V - 32V Giriş Voltaj Aralığı
Tek Geri Besleme Piniyle Pozitif veya Negatif Çıkış Voltajı Programlama
Mevcut Mod Kontrolü Mükemmel Geçici Tepki Sağlar
1.25V Referans Ayarlanabilir Versiyon
Sabit 400KHz Anahtarlama Frekansı
Maksimum 4A Anahtarlama Akımı
SW PIN Dahili Aşırı Gerilim Koruması
Mükemmel Hat ve Yük Düzenleme
TR PIN TTL Kapatma Yeteneği
Dahili Güç MOSFET'i Optimize Edin
% 94'e varan Yüksek Verimlilik
Yerleşik Frekans Telafisi
Yerleşik Yumuşak Başlatma İşlevi
Yerleşik Termal Kapatma İşlevi
Dahili Akım Sınırı İşlevi
TO263-5L Paketinde mevcuttur

Yukarıdaki özellik tablosu, bu sürücü IC'sinin minimum giriş voltajının 5V ve maksimumun 32 Volt olduğunu göstermektedir. Ayrıca, anahtarlama frekansı 400 kHz olduğundan, anahtarlama ile ilgili amaçlar için daha küçük indüktörler kullanma olasılıkları açar. Ayrıca, sürücü IC'si maksimum 4A çıkış akımını destekler ve bu, birçok yüksek oranlı akımla ilgili uygulamayı kapsamak için mükemmeldir.

XL6009 kullanarak Buck-Boost Dönüştürücü Devresi

Buck-boost dönüştürücü devre şemasının tamamı aşağıdaki resimde gösterilmektedir.

Herhangi bir anahtarlama regülatörü için, İndüktör ve kondansatör ana bileşenlerdir. İndüktörün ve kapasitörün devredeki konumu, açma ve kapama durumunda yüke gerekli gücü sağlamak için çok önemlidir. Bu durumda, bu anahtarlama devresinde tek tek buck ve boost fonksiyonunu destekleyecek iki indüktör (l1 ve L4) kullanılır. L1 olan 33uH indüktör, Buck çalışma modundan sorumlu olan indüktör iken, İndüktör L2, Boost modu indüktörü için kullanılır. Burada bir ferrit çekirdek ve emaye bakır tel kullanarak kendi indüktörümü sardım. Kendi indüktörünüzü yapmakta yeniyseniz, başlamak için indüktör ve İndüktör bobin tasarımının temelleri hakkındaki bu makaleyi kontrol edebilirsiniz. İndüktörünüzü oluşturduğunuzda,Bir LCD metre kullanarak değerini kontrol edebilir veya bir LCR ölçüm cihazınız yoksa, rezonans frekansı yöntemini kullanarak indüktör değerini bulmak için osiloskobunuzu kullanabilirsiniz.

Giriş kapasitörleri, C1 ve C2, harici bataryadan veya güç kaynağından geçici akımları ve dalgalanmaları filtrelemek için kullanılır. Bu iki indüktörü izole etmek için kapasitör C3, 1uF, 100V kullanılır. Anahtarlama frekansı döngüsünü DC'ye dönüştürmek için kullanılan bir amper, 60V diyot olan bir Schottky diyot SR160 ve diyottan çıkışı filtrelemek için kullanılan 1000uF, 35V kapasitör filtre kapasitördür.

Geri besleme eşik voltajı 1.25V olduğundan, voltaj bölücü gerçek çıkışı yapılandırmak için bu geri besleme voltajına göre ayarlanabilir. Devremiz için, geri besleme voltajını sağlamak için bir pot (R1) ve bir direnç (R2) kullandık.

R1, çıkış voltajını ayarlamak için kullanılan değişken bir dirençtir. R1 ve R2, IC XL6009 sürücüsüne geri bildirim sağlayan bir voltaj bölücü oluşturur. LC filtresi olarak 10uH indüktör L4 ve 100uF kapasitör C3 kullanılır.

Buck-Boost Dönüştürücü Yapısı ve Çalışması

İndüktör dışındaki tüm bileşenler kolayca erişilebilir olmalıdır. XL6009 IC, devre tahtası dostu değildir. Bu nedenle, XL6009'un pinlerini aşağıda gösterildiği gibi erkek başlık pinlerine bağlamak için noktalı kartı kullandım.

İndüktörü daha önce tartışıldığı gibi oluşturun ve devrenizi oluşturun. İşleri kolaylaştırmak için bir breadboard kullandım, ancak mükemmel bir tahta önerilir. Devre tahtasında devreyi tamamladıktan sonra şuna benziyordu.

Giriş voltajı ayarlanan çıkış voltajından daha yüksek olduğunda, indüktör şarj olur ve akım yolundaki herhangi bir değişikliğe direnir. Anahtar kapandığında, indüktör C3 kondansatörü aracılığıyla yüklü akımı sağlar ve son olarak sırasıyla Schottky diyot ve C4 kondansatörü tarafından düzeltir ve düzeltir. Sürücü, çıkış voltajını voltaj bölücü ile kontrol eder ve geri besleme devresi çıkışına göre çıkış voltajını senkronize etmek için anahtarlama döngüsünü atlar.

Aynı şey, giriş voltajı çıkış voltajından daha düşük olduğunda ve indüktör L2 şarj edildiğinde ve kapatma durumunda yük akımı sağladığında güçlendirme modunda olur.

XL6009 Buck-Boost Dönüştürücü Devresinin Test Edilmesi

Devre bir devre tahtasında test edilir. Devreyi devre tahtasında yalnızca test amacıyla oluşturduğumuzu ve devre tahtasında iken devrenizi 1,5 A'dan fazla yüklemeniz gerekmediğini unutmayın. Daha yüksek akım uygulamaları için, devrenizi mükemmel kart üzerinde lehimlemeniz şiddetle tavsiye edilir.

Devreye güç sağlamak için 9V'luk bir pil kullanabilirsiniz, ancak 9V'a ayarlanmış tezgah güç kaynağımı kullandım.

Çıkış voltajı potansiyometre kullanılarak 3,3V ile 12V arasında ayarlanabilir. Teknik olarak devre 4A kadar yüksek çıkış akımı için tasarlanabilir. Ancak çıkış diyotunun sınırlaması nedeniyle devre tam yükte test edilmez. Çıkış yükü, yaklaşık 700-800mA akım gibi makul bir değere ayarlanmıştır. Gerekirse çıkış akımını artırmak için çıkış diyotunu değiştirebilirsiniz.

Güç kaynağı devremizi test etmek için çıkış voltajını izlemek için bir multimetre kullandık ve yük için DC elektronik yükünü daha önce oluşturduğumuza benzer bir şey kullandık. Elektronik yükünüz yoksa, seçtiğiniz herhangi bir yükü kullanabilir ve bir multimetre kullanarak akımı izleyebilirsiniz. Tam test videosu bu sayfanın altında verilmiştir.

Ayrıca çıkış voltajının + / -% 5'lik bir marjda biraz dalgalandığı da fark edilir. Bunun nedeni, indüktörlerin yüksek DCR değeri ve XL6009'daki ısı emicinin bulunmamasıdır. Yeterli ısı emici ve uygun bileşenler kararlı çıktı için yararlı olabilir. Genel olarak, devre oldukça operasyonel çalışıyor ve performans tatmin edici. Herhangi bir sorunuz varsa, yorum bölümüne bırakın, ayrıca diğer teknik sorular için forumlarımızı da kullanabilirsiniz.