Spreminjanje pretvornika XL4015 Buck z nastavljivim omejevalnikom toka

Preizkusite Naš Instrument Za Odpravo Težav





V prispevku je razložen preprost način za izboljšanje pretvornika XL4015 v enosmerni tok z nastavljivim omejevalnikom toka, ki v izvirnem modulu manjka.

O XL4015

XL4015 je pretvornik DC / DC s fiksno frekvenco PWM s fiksno frekvenco 180 KHz (znižanje), posebej zasnovan za delovanje 5 V, 5 Amp obremenitve z dobrim izkoristkom, minimalnim valovanjem in izjemno regulacijo linije in obremenitve.



Zgrajen je z zelo malo dodatnimi deli, regulatorni modul je enostaven za uporabo in je sestavljen iz vgrajene frekvenčne kompenzacije skupaj s fiksnofrekvenčnim oscilatorjem.

Krmilno vezje PWM ima nastavljivo delovno razmerje s konstantno hitrostjo od 0 do 100%. IC XL4015 ima tudi vgrajeno funkcionalnost zaščite pred prenapetostjo.



Ko se na izhodu zazna kratek stik, se delovna frekvenca takoj zniža s 180 KHz na 48 KHz, kar povzroči takojšen padec izhodne napetosti in toka.

Čip ima popolnoma integriran kompenzacijski blok, ne glede na zunanje komponente.

Glavne značilnosti XL4015 IC

  1. Širok razpon vhodne napetosti od 8 do 36 V
  2. Izhodna napetost je nastavljiva od 1,25 V do 32 V
  3. Največji delovni cikel je lahko tudi do 100%
  4. Izhodni izpad je le 0,3 V
  5. Preklopna frekvenca je določena na 180 kHz
  6. Izhodni tok je konstanten pri 5A.
  7. Vgrajeni močnostni MOSFET-ji zagotavljajo visoko napetostno / tokovno optimizacijo
  8. Delovna učinkovitost je zelo impresivna pri 96%
  9. Regulacija proge in obremenitve je izjemno dobra
  10. IC ima vgrajeno funkcijo termičnega izklopa
  11. Prav tako ima vgrajeno funkcijo omejevanja toka
  12. Ni treba posebej poudarjati, da čip vključuje tudi izhodno kratko zaščitno funkcijo.

Glavna pomanjkljivost

Čeprav je modul XL4015 naložen s številnimi odličnimi lastnostmi, ki jih mora imeti pretvornik, mu manjka ena večja zmogljivost.

Modul nima možnosti za prilagoditev izhodnega toka na želene ravni, kot je določeno v obremenitvah.

Torej, če želite napolnite Li-Ion baterijo z modulom XL4015, recimo s hitrostjo 2 amp, zaradi zgoraj omenjene pomanjkljivosti tega ne boste mogli storiti.

Če bi želeli voziti 3,3 V LED z največjo jakostjo toka 3 amp, bi bili prav tako razočarani, saj je modul ocenjen na fiksni tok 5 amp.

Kako deluje XL4015

Osnovni delovni smetaik pretvornika XL4015 je prikazan spodaj:

Vezje je konfigurirano tako, da proizvaja fiksnih 5 V pri konstantnem 5 amp tokovnem izhodu kot odziv na napajalni vhod od 8 V do 36 V. Specifikacije vhodne moči morajo biti višje od izhodne moči, kar pomeni, da mora biti vhodna moč moči biti višja od 5 V x 5 A = 25 W.

Če se torej uporablja vhodno napajanje 36 V, mora biti vhodni tok večji od 25/36 = 0,7 amperov. Če se uporablja 8 V, je lahko vhodni tok večji od 25/8 = 3 amperov itd.

Notranje vezje IC XL4015 je sestavljeno iz osnovnih elementov, kot sta oscilator in ojačevalnik napak. Dobro izračunana in nadzorovana frekvenca oscilatorja 180 kHz se ustvari na pin3 (SW) za napajanje zunanje konfiguracije pretvornika, ki jo sestavljajo dioda, induktor in kondenzator. To omogoča oddajni fazi, da obdela vhodno napajanje na natančno 5 V, 5 A izhod.

Pin2 (FB) deluje kot vhod za povratne informacije o ojačevalniku napak. Najmanj 1,25 V na tem izhodu zadostuje za začetek postopka zaustavitve IC.

Ta pinout je viden v konfiguraciji z potencialnim delilnikom R1, R2, ki zagotavlja, da izhodna napetost nikoli ne preseže območja 5 V, kar povzroči, da se na FB-zatiču razvije napetost nad 1,25 V, ki sproži postopek zaustavitve za IC, s čimer preprečuje, da bi izhod prešel nivo 5 V.

To tudi pomeni, da bi lahko izhodno napetost prilagodili drugim napetostnim nivojem, na primer 12 V ali 15 V, s primernim spreminjanjem vrednosti delilnika povratnih informacij R1 / R2.

R1 / R2 je mogoče pritrditi tudi z uporabo naslednje formule za doseganje želene izhodne napetosti:

Vout = 1,25 x (1 + R2 / R1)

Prilagoditev trenutne meje

Kot lahko vidimo iz sheme, modul XL4015 ne vključuje trenutne omejevalne funkcije, kar je očitno glavna omejitev modula.

Vendar modul vključuje izklopljen FB pinout, ki ga je mogoče konfigurirati z zunanjim vezje omejevalnika toka , za uresničitev funkcije. To bi lahko izvedli, kot je prikazano v naslednjem diagramu:

RX lahko izračunamo z uporabo Ohmovega zakona:

RX = 0,2 / trenutna meja

Ker sta oba tranzistorja ožičena z zelo velikim izhodnim izhodom, bi morala biti potencialna razlika le 0,2 V čez RX dovolj, da sproži FB-pin IC in sproži trenutno omejevalno delovanje.

Takoj, ko tok preseže želeno mejo, povzroči razvoj potrebnega najmanjšega potenciala v celotni RX, zaradi česar NPN deluje, kar posledično močno sproži PNP BJT. Ukrep zagotavlja predvideni pozitivni enosmerni tok na FB-zatiču, ki sproži zaustavitev.

Ko se to zgodi, izhodni tok pade pod nastavljeno mejo, izklopi BJT in obnovi prejšnje stanje, pri čemer tok spet začne presegati nastavljeno mejno vklop BJT. Cikel se ponavlja, pri čemer zagotavlja, da tok vedno ostane znotraj nastavljene meje.

S to ureditvijo je XL4015 opremljen z zelo uporabno nastavljivo funkcijo omejitve izhodnega toka.

Alternativa XL4015 (enakovredno vezje)

Čeprav je modul XL4015 zlahka dostopen v večini spletnih trgovin, IC ne izdelujejo priznane blagovne znamke in lahko kadar koli postane zastarel.

Zato se zdi, da je alternativna vezja pretvornika pretvornika 5 V, ki uporablja diskretne komponente, veliko boljša možnost.

Naslednji diagram prikazuje zelo učinkovit pretvornik 5 V z uporabo priljubljenega TL494 čip:

Zgornji primer prikazuje preprost, a izjemno priročen, natančen pretvornik 5 V, enakovreden za XL4015.

Tukaj prikazuje aplikacijo pretvornika sončnega pretvornika, ki jo lahko uporabimo za kateri koli drug namen pretvornika v enosmerni v enosmerni tok.

Uporaba TL494 zagotavlja, da zasnova ne bo zastarela in da bo nadomestna enota IC po potrebi zlahka dostopna.

Tudi tukaj povratna zanka ojačevalnika napak določi izhodni tok z nastavitvijo potencialnega delilnega omrežja, zgrajenega okoli R8 / R9.

Tok lahko nastavite s primernim prilagajanjem upora R13.

R13 = 0,2 / največja trenutna meja

Druga velika prednost uporabe zgoraj diskretno zgrajenega pretvornika je napetost izhodnega toka, ki ni omejena na 5 amperov, temveč jo je mogoče nadgraditi na veliko višjo raven preprosto z nadgradnjo tranzistorjev, debeline žice induktorja in vrednosti upora R13.




Prejšnja: Variačno vezje za nadzor velikih enosmernih motorjev Naprej: Vloga induktorske tuljave v SMPS