منظم دفعة باك باستخدام xl6009 بجهد خرج قابل للتعديل من 3.3 فولت إلى 12 فولت

يتكون منظم Buck-Boost من طبولوجيا مختلفة ، كما يوحي الاسم ، ويتكون من كل من طوبولوجيا باك و Boost. نحن نعلم بالفعل أن طوبولوجيا Buck Regulator توفر حجمًا أقل لجهد الخرج من جهد الدخل ، بينما يوفر Boost Regulator Topology حجمًا أكبر لجهد الخرج من جهد الدخل المقدم. لقد قمنا بالفعل ببناء محول باك بجهد 12 فولت إلى 5 فولت ودائرة محول دفعة 3.7 فولت إلى 5 فولت باستخدام MC34063 الشهير. لكن في بعض الأحيان ، قد نحتاج إلى دائرة يمكن أن تعمل كمنظم باك ومضخم.

لنفترض ، على سبيل المثال ، أنه إذا كان جهازك يعمل باستخدام بطارية ليثيوم ، فسيكون نطاق جهد الدخل بين 3.6 فولت و 4.2 فولت. إذا كان هذا الجهاز يحتاج إلى جهد تشغيلين 3.3 فولت و 5 فولت. بعد ذلك ، تحتاج إلى تصميم منظم دعم باك ينظم الجهد من بطارية الليثيوم هذه إلى 3.3 فولت و 5 فولت. لذلك ، في هذا البرنامج التعليمي ، سوف نتعلم كيفية بناء منظم بسيط للدفع واختباره على لوح التجارب لسهولة البناء. تم تصميم هذا المنظم للعمل مع بطارية 9 فولت ويمكن أن يوفر جهد خرج عريض يتراوح من 3.3 فولت إلى 12 فولت مع أقصى تيار خرج يبلغ 4 أمبير.

المكونات مطلوبة

اكس ال 6009
10 كيلو مسبقا
محث 33uH - 2 قطعة
1n4007 - 2 قطعة
SR160 - قطعة واحدة (لإنتاج 800 مللي أمبير بحد أقصى)
10uH مغو
100 فائق التوهج مكثف
1000 فائق التوهج مكثف -2 قطعة
1 فائق التوهج مكثف فيلم السيراميك أو البوليستر
مصدر طاقة 9 فولت (بطارية أو محول)
اللوح
أسلاك اللوح.

XL6009 Buck-Boost منظم IC

هناك العديد من الطرق لبناء دائرة دعم باك ، من أجل هذا البرنامج التعليمي ، سنستخدم XL6009 DC / DC Converter IC الشهير. لقد اخترنا هذا IC نظرًا لسهولة توفره وطبيعته الصديقة للمبتدئين. يمكنك أيضًا مراجعة المقالة حول كيفية تحديد تبديل منظم التبديل IC لمساعدتك في اختيار المنظم الآخر لتصميمات التحويل الخاصة بك.

المكون الرئيسي هو منظم التحويل XL6009. يتم عرض pinout لـ XL6009 والمواصفات في الصورة أدناه.

يتم توصيل علامة التبويب المعدنية داخليًا بمسمار التبديل الخاص بجهاز التشغيل XL6009. يرد وصف الدبوس أيضًا في الجدول أعلاه. فيما يلي المواصفات الفنية الهامة لـ XL6009 IC

المميزات

نطاق جهد إدخال واسع من 5 فولت إلى 32 فولت
برمجة جهد الخرج الإيجابي أو السلبي مع دبوس واحد للتعليقات
يوفر التحكم في الوضع الحالي استجابة عابرة ممتازة
1.25V مرجع نسخة قابلة للتعديل
تردد تبديل ثابت 400 كيلو هرتز
أقصى تيار تحويل 4A
SW PIN المدمج في حماية الجهد الزائد
خط ممتاز وتنظيم الحمل
EN PIN TTL القدرة على إيقاف التشغيل
تحسين الطاقة الداخلية MOSFET
كفاءة عالية تصل إلى 94٪
تعويض التردد المدمج
وظيفة البداية الناعمة المدمجة
وظيفة الاغلاق الحراري المدمجة
وظيفة الحد الحالي المضمنة
متوفر في عبوة TO263-5L

يوضح مخطط المواصفات أعلاه أن الحد الأدنى لجهد الدخل لمحرك IC هو 5 فولت والحد الأقصى هو 32 فولت. أيضًا ، نظرًا لأن تردد التبديل هو 400 كيلو هرتز ، فإنه يفتح إمكانيات لاستخدام محاثات أصغر لتبديل الأغراض ذات الصلة. أيضًا ، يدعم برنامج التشغيل IC حدًا أقصى من تيار الإخراج 4A وهو أمر رائع لتغطية العديد من التطبيقات الحالية ذات الصلة عالية التصنيف.

دارة محول Buck-Boost باستخدام XL6009

يظهر الرسم التخطيطي الكامل لدائرة محول باك-بوست في الصورة أدناه.

بالنسبة لأي منظم تبديل ، يعتبر كل من المحث والمكثف المكونين الرئيسيين. يعد موضع الحث والمكثف في الدائرة ضروريين للغاية لتوفير الطاقة المطلوبة للحمل أثناء التشغيل وإيقاف التشغيل. في هذه الحالة ، يتم استخدام محاثين (L1 و L4) لدعم وظيفة باك وتعزيز وظيفة بشكل فردي في دائرة التبديل هذه. محث 33uH وهو L1 ، هو المحث المسؤول عن وضع التشغيل باك بينما يتم استخدام الحث L2 لمحث وضع التعزيز. لقد قمت هنا بلف محث خاص بي باستخدام قلب من الفريت وسلك نحاسي مصقول. إذا كنت جديدًا في صنع المحث الخاص بك ، فيمكنك مراجعة هذه المقالة حول أساسيات تصميم ملف الحث والمحث للبدء. بمجرد بناء مغوذك ،يمكنك التحقق من قيمته باستخدام مقياس LCD أو إذا لم يكن لديك مقياس LCR ، يمكنك استخدام مرسمة الذبذبات للعثور على قيمة المحرِّض باستخدام طريقة تردد الطنين.

تُستخدم مكثفات الإدخال C1 و C2 لتصفية العابرين والتموج من البطارية الخارجية أو مصدر الطاقة. يستخدم المكثف C3 ، 1 فائق التوهج ، 100 فولت لعزل هذين المحرِّضين. يوجد شوتكي ديود SR160 وهو أمبير واحد ، صمام ثنائي 60 فولت يستخدم لتحويل دورة تردد التبديل إلى تيار مستمر والمكثف 1000 فائق التوهج ، 35 فولت هو مكثف المرشح المستخدم لتصفية الإخراج من الصمام الثنائي.

نظرًا لأن جهد عتبة التغذية المرتدة هو 1.25 فولت ، يمكن ضبط مقسم الجهد وفقًا لجهد التغذية المرتدة هذا لتكوين الإخراج الفعلي. بالنسبة لدارتنا ، استخدمنا قدرًا (R1) ومقاومًا (R2) لتوفير جهد التغذية المرتدة.

R1 هو مقاوم متغير يستخدم لضبط جهد الخرج. يشكل المحولان R1 و R2 مقسم جهد يوفر ملاحظات للسائق IC XL6009. يتم استخدام محث 10uH L4 ومكثف 100 فائق التوهج C3 كمرشح LC.

باك-بوست محول البناء والعمل

بخلاف الحث ، يجب أن تكون جميع المكونات متاحة بسهولة. XL6009 IC ليس صديقًا للوح. ومن ثم ، فقد استخدمت اللوحة المنقطة لتوصيل دبابيس XL6009 بدبابيس رأس الذكور كما هو موضح أدناه.

قم ببناء المحث كما تمت مناقشته سابقًا وإنشاء دائرتك. لقد استخدمت لوح التجارب لتسهيل الأمور ولكن يوصى باستخدام لوحة مثالية. بمجرد اكتمال دائري على لوح التجارب بدا هكذا.

عندما يكون جهد الدخل أعلى من جهد الخرج المحدد ، يتم شحن المحرِّض ويقاوم أي تغييرات في المسار الحالي. عندما ينطفئ المفتاح ، يوفر المحرِّض التيار المشحون عبر مكثف C3 ويتم تصحيحه أخيرًا وتنعيمه بواسطة الصمام الثنائي شوتكي والمكثف C4 على التوالي. يتحقق السائق من جهد الخرج بواسطة مقسم الجهد ويتخطى دورة التبديل لمزامنة الجهد الناتج حسب خرج دائرة التغذية الراجعة.

يحدث نفس الشيء أثناء وضع التعزيز عندما يكون جهد الدخل أقل من جهد الخرج ويتم شحن المحرض L2 ويوفر تيار الحمل أثناء حالة الإيقاف.

اختبار دائرة محول باك-بوست XL6009

يتم اختبار الدائرة في لوح التجارب. لاحظ أننا قمنا ببناء الدائرة على اللوح فقط لأغراض الاختبار وليس من المفترض أن تقوم بتحميل دائرتك لأكثر من 1.5 أمبير عندما تكون على اللوح. بالنسبة للتطبيقات الحالية الأعلى ، يوصى بشدة بلحام دائرتك على لوحة الأداء.

لتشغيل الدائرة ، يمكنك استخدام بطارية 9 فولت ولكني استخدمت مصدر طاقة المقعد الخاص بي والذي تم ضبطه على 9 فولت.

يمكن ضبط جهد الخرج من 3.3 فولت إلى 12 فولت باستخدام مقياس الجهد. من الناحية الفنية ، يمكن تصميم الدائرة لتيار خرج عالي يصل إلى 4A. ولكن نظرًا لقيود الصمام الثنائي الناتج ، لا يتم اختبار الدائرة بحمل كامل. يتم ضبط حمل الإخراج على قيمة مناسبة تقارب 700-800 مللي أمبير من التيار. يمكنك تغيير الصمام الثنائي الناتج لزيادة تيار الإخراج إذا لزم الأمر.

لاختبار دائرة إمداد الطاقة الخاصة بنا ، استخدمنا مقياسًا متعددًا لمراقبة جهد الخرج وللحمل ، استخدمنا الحمل الإلكتروني للتيار المستمر شيئًا مشابهًا لما أنشأناه سابقًا. إذا لم يكن لديك حمولة إلكترونية ، فيمكنك استخدام أي حمل من اختيارك ومراقبة التيار باستخدام مقياس متعدد. يتم تقديم فيديو الاختبار الكامل في أسفل هذه الصفحة.

ويلاحظ أيضًا أن جهد الخرج يتقلب قليلاً في هامش +/- 5٪. ويرجع ذلك إلى ارتفاع قيمة DCR للمحثات وعدم توفر المشتت الحراري في XL6009. يمكن أن يكون المشتت الحراري المناسب والمكونات المناسبة مفيدة لإنتاج مستقر. بشكل عام ، تعمل الدائرة بشكل جيد والأداء مرضٍ. إذا كانت لديك أي أسئلة ، فاتركها في قسم التعليقات ، ويمكنك أيضًا استخدام منتدياتنا للأسئلة الفنية الأخرى.