XL4015 Buck Konvertörünü Ayarlanabilir Akım Sınırlayıcı ile Değiştirme

Gönderi, XL4015 DC'den DC'ye dönüştürücü dönüştürücüyü, orijinal modülde eksik görünen ayarlanabilir bir akım sınırlayıcıyla geliştirmenin basit bir yolunu açıklıyor.

XL4015 hakkında

XL4015, iyi verimlilik, minimum dalgalanma ve olağanüstü hat ve yük düzenlemesiyle 5 V, 5 Amp yük çalıştırmak için özel olarak tasarlanmış 180 KHz sabit frekanslı PWM buck (düşürme) DC / DC dönüştürücüdür.

Çok az sayıda ek parça kullanılarak oluşturulan regülatör modülünün çalışması kolaydır ve sabit frekanslı bir osilatörün yanı sıra yerleşik frekans kompanzasyonundan oluşur.

PWM kontrol devresi,% 0 ile% 100 arasında sabit bir oranda ayarlanabilir görev oranına sahiptir. IC XL4015 ayrıca yerleşik bir aşırı akım koruma işlevine sahiptir.

Çıkışta bir kısa devre algılandığında, çalışma frekansı anında 180 KHz'den 48 KHz'e düşürülür ve bu da çıkış voltajında ​​ve akımında ani bir düşüşe neden olur.

Çip, herhangi bir harici bileşene bağlı olmaksızın tamamen entegre bir dengeleme bloğuna sahiptir.

XL4015 IC Ana Özellikler

1. Geniş 8V - 36V Giriş Voltaj Aralığı
2. Çıkış voltajı 1,25V ile 32V arasında ayarlanabilir
3. Maksimum Görev Döngüsü% 100'e kadar çıkabilir
4. Çıktı Bırakma yalnızca 0,3 V'tur
5. Anahtarlama Frekansı 180 kHz'de sabitlenmiştir
6. Çıkış akımı 5A'da sabittir.
7. Dahili Power MOSFET'ler, yüksek voltaj / akım optimizasyonu sağlar
8. % 96 ile çalışma verimliliği çok etkileyici
9. Hat ve yük düzenlemesi son derece iyidir
10. IC, dahili olarak kontrol edilen bir termal kapatma işlevine sahiptir
11. Aynı şekilde dahili bir akım sınırlama fonksiyonuna da sahiptir.
12. Söylemeye gerek yok, çip ayrıca bir çıkış kısa koruma özelliği de içeriyor.

Büyük Dezavantaj

XL4015 modülü, bir kova dönüştürücünün sahip olması gereken birçok mükemmel özellikle yüklü olmasına rağmen, tek bir büyük kolaylıktan yoksundur.

Modül, yük özelliklerine göre çıkış akımını tercih edilen seviyelere ayarlamak için bir düzenlemeye sahip değildir.

Yani eğer istersen Li-Ion pili şarj edin XL4015 modülü ile, örneğin 2 amper hızında, yukarıda belirtilen dezavantaj nedeniyle bunu yapamazsınız.

Benzer şekilde, 3 amper maksimum akım hızında 3,3 V bir LED sürmek istiyorsanız, modül sabit 5 amper akımda derecelendirildiği için aynı şekilde hayal kırıklığına uğrayacaksınız.

XL4015 Nasıl Çalışır?

XL4015 buck konvertörünün temel çalışma şeması aşağıda gösterilmiştir:

Devre, 8 V ila 36 V besleme girişine yanıt olarak sabit 5 amp akım çıkışında sabit 5 V üretecek şekilde yapılandırılmıştır. Giriş gücü spesifikasyonları çıkış gücünden daha yüksek olmalıdır, yani giriş kaynağı watt kapasitesi 5 V x 5 A = 25 W'den yüksek olmalıdır.

Bu nedenle, 36 V'luk bir giriş beslemesi kullanılıyorsa, giriş akımı 25/36 = 0,7 Amperden yüksek olmalıdır. 8 V kullanılırsa, giriş akımı 25/8 = 3 Amperden yüksek olabilir ve bu böyle devam eder.

IC XL4015'in dahili devresi, bir osilatör ve bir hata amplifikatörü gibi temel unsurlardan oluşur. Diyot, indüktör ve kapasitörden oluşan harici kova dönüştürücü konfigürasyonunu beslemek için iyi hesaplanmış ve kontrol edilmiş 180 kHz osilatör frekansı pin3'te (SW) üretilir. Bu, kova aşamasının giriş beslemesini hassas bir 5 V, 5 A çıkışa işlemesini sağlar.

Pin2 (FB), hata amp geri bildirimi için giriş olarak işlev görür. Bu pin çıkışında minimum 1.25 V giriş, IC için kapatma sürecini başlatmak için yeterlidir.

Bu pin çıkışı, çıkış voltajının asla 5 V aralığının ötesine geçememesini sağlayan potansiyel bölücü R1, R2 ile yapılandırılmış olarak görülebilir, bu da daha sonra FB pininde 1.25 V'den daha yüksek bir voltajın gelişmesine neden olur. IC, böylece çıkışın 5 V seviyesini geçmesini önler.

Bu aynı zamanda, çıkış voltajının, R1 / R2 geri besleme bölücü değerlerini uygun şekilde değiştirerek 12 V veya 15 V gibi diğer voltaj seviyelerine ayarlanabileceğini ifade eder.

R1 / R2, istenen çıkış voltajını elde etmek için aşağıdaki formül kullanılarak da sabitlenebilir:

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

Akım Sınırı Ayarı

Şematikten görebileceğimiz gibi, XL4015 modülü, görünüşe göre modülün büyük bir sınırlaması olan akım sınırlayıcı bir özellik içermiyor.

Bununla birlikte, modül harici bir bağlantıyla yapılandırılabilen bir kapatma pinout FB içerir. akım sınırlayıcı devre , özelliği gerçekleştirmek için. Bu, aşağıdaki diyagramda belirtildiği gibi uygulanabilir:

RX, Ohm yasası kullanılarak hesaplanabilir:

RX = 0.2 / Akım Sınırı

İki transistör çok yüksek kazanç çıkışı ile kablolandığından, RX boyunca sadece 0,2 V'luk bir potansiyel fark, IC'nin FB pinini tetiklemek ve mevcut sınırlama eylemini başlatmak için yeterli olmalıdır.

Akım istenen sınırı aşma eğiliminde olduğunda, gerekli minimum potansiyelin RX boyunca gelişmesine neden olur ve bu da NPN'nin yürütülmesine neden olur ve bu da PNP BJT'yi sert bir şekilde tetikler. Eylem, kapatmayı başlatarak FB pini üzerinde amaçlanan pozitif DC'yi sağlar.

Bu gerçekleştiğinde, çıkış akımı ayarlanan limitin altına düşer, BJT'leri KAPATIR ve önceki koşulu geri yükler, burada akım yine BJT'leri AÇIK duruma getirerek ayarlanan limiti aşmaya başlar. Döngü, akımın her zaman ayarlanan limit içinde kalmasını sağlayarak tekrar etmeye devam eder.

Bu düzenleme ile XL4015, çok kullanışlı ayarlanabilir çıkış akımı sınır özelliği ile donatılır.

XL4015 Alternatif (Eşdeğer Devre)

XL4015 modülü çoğu çevrimiçi mağazadan kolayca temin edilebilmesine rağmen, IC tanınmış markalar tarafından üretilmemiştir ve her an modası geçmiş olabilir.

Bu nedenle, ayrı bileşenler kullanan alternatif bir 5 V ayarlanabilir kova dönüştürücü devresine sahip olmak çok daha iyi bir seçenek gibi görünmektedir.

Aşağıdaki şema, popüler olanı kullanan çok verimli bir 5 V buck dönüştürücüyü göstermektedir. 494 TL yonga:

Yukarıdaki örnek, XL4015 için basit ama son derece kullanışlı, hassas bir 5 V kova dönüştürücü eşdeğerini göstermektedir.

Burada, istenen başka herhangi bir DC'den DC'ye dönüştürücü amaç için uyarlanabilen bir solar invertör dönüştürücü uygulamasını gösterir.

TL494'ün kullanımı, tasarımın kolayca eskimeyeceğini ve IC'nin değiştirilmesine ihtiyaç duyulduğunda kolayca erişilebilmesini sağlar.

Burada da bir hata amp geri besleme döngüsü, R8 / R9 etrafında inşa edilen potansiyel bölücü ağı kurarak çıkış akımını belirler.

Akım, R13 direncini uygun şekilde değiştirerek ayarlanabilir.

R13 = 0.2 / Maksimum Akım Sınırı

Yukarıdaki ayrı olarak oluşturulmuş buck dönüştürücüyü kullanmanın bir başka büyük avantajı, 5 amper ile sınırlı olmayan çıkış akımı seviyesidir, bunun yerine sadece transistörler, indüktör tel kalınlığı ve R13 direnç değeri yükseltilerek çok daha yüksek seviyelere yükseltilebilir.