Viestissä selitetään yksinkertainen tapa parantaa XL4015: n DC-DC-buck-muunninta säädettävällä virranrajoittimella, joka näyttää puuttuvan alkuperäisestä moduulista.
Tietoja XL4015: stä
XL4015 on 180 kHz: n kiinteän taajuuden PWM-buck (tasaus alas) DC / DC-muunnin, joka on erityisesti suunniteltu 5 V: n, 5 A: n kuorman käyttämiseen hyvällä hyötysuhteella, minimaalisella aaltoilulla ja poikkeuksellisella linja- ja kuormasäädöllä.
Hyvin harvoilla lisäosilla rakennettu säädinmoduuli on helppokäyttöinen ja se koostuu sisäänrakennetusta taajuuskorjauksesta kiinteän taajuuden oskillaattorin kanssa.
PWM-ohjauspiirissä on säädettävä käyttösuhde tasaisella nopeudella 0-100%. IC XL4015: ssä on myös sisäänrakennettu ylivirtasuojaus.
Kun oikosulku havaitaan lähdössä, toimintataajuus laskee välittömästi 180 KHz: stä 48 KHz: iin aiheuttaen välittömästi lähtöjännitteen ja virran pudotuksen.
Sirulla on täysin integroitu kompensointilohko, riippumatta ulkoisista komponenteista.
XL4015 IC: n pääominaisuudet
- Laaja 8 V - 36 V tulojännitealue
- Lähtöjännite on säädettävissä välillä 1,25 V - 32 V
- Suurin sallittu käyttöjakso voi olla jopa 100%
- Lähtö on vain 0,3 V
- Kytkentätaajuus on kiinteä 180 kHz
- Lähtövirta on vakio 5A: ssa.
- Sisäänrakennetut Power MOSFET -laitteet takaavat korkean jännitteen / virran optimoinnin
- Toiminnan tehokkuus on erittäin vaikuttava, 96%
- Linjan ja kuorman säätö on erittäin hyvä
- IC: ssä on sisäisesti ohjattu terminen sammutustoiminto
- Samoin siinä on sisäänrakennettu virtarajatoiminto
- Tarpeetonta sanoa, että siru sisältää myös lähdön lyhyen suojauksen.
Suurin haitta
Vaikka XL4015-moduulissa on monia erinomaisia ominaisuuksia, joita buck-muuntimella on oltava, sillä ei ole yhtä suurta laitetta.
Moduulissa ei ole järjestelyä lähtövirran säätämiseksi suositelluille tasoille kuormituseritelmien mukaisesti.
Joten jos haluat Lataa litiumioniakku XL4015-moduulilla, esimerkiksi 2 ampeerin nopeudella, et voi tehdä sitä edellä mainitun haittapuolen vuoksi.
Vastaavasti, jos haluat ajaa 3,3 V: n LEDiä 3 ampeerin maksimivirralla, olet pettynyt samoin, koska moduuli on mitoitettu kiinteällä 5 ampeerin virralla.
Kuinka XL4015 toimii
XL4015-buck-muuntimen peruskytkentäkaavio on esitetty alla:
Piiri on konfiguroitu tuottamaan kiinteä 5 V tasaisella 5 ampeerin virtalähdöllä vasteena 8 - 36 V: n syöttöjännitteelle. Tulotehon määritysten on oltava korkeammat kuin lähtöteho, mikä tarkoittaa, että tulolähteen tehokapasiteetin on oltava yli 5 V x 5 A = 25 W.
Siksi, jos käytetään 36 V: n syöttöjännitettä, tulovirran tulisi olla suurempi kuin 25/36 = 0,7 ampeeria. Jos käytetään 8 V, tulovirta voi olla suurempi kuin 25/8 = 3 ampeeria jne.
IC XL4015: n sisäinen piiri koostuu peruselementeistä, kuten oskillaattorista ja virhevahvistimesta. Hyvin laskettu ja ohjattu 180 kHz: n oskillaattoritaajuus syntyy pin3: ssä (SW) diodista, induktorista ja kondensaattorista koostuvan ulkoisen buck-muuntimen kokoonpanon syöttämiseksi. Tämä mahdollistaa buck-vaiheen prosessoimaan tulonsyötön tarkaksi 5 V, 5 A -lähdöksi.
Pin2 (FB) toimii virhevahvistimen palautteen tulona. Vähintään 1,25 V: n tulo tässä pinoutissa riittää aloittamaan IC: n sammutusprosessin.
Tämä pinout voidaan nähdä konfiguroituna potentiaalijakajalla R1, R2, joka varmistaa, että lähtöjännite ei koskaan voi ylittää 5 V: n aluetta, mikä saa sitten yli 1,25 V: n jännitteen kehittymään FB-nastassa käynnistämään sammutusprosessin IC, mikä estää lähtöä ylittämästä 5 V: n tasoa.
Tämä tarkoittaa myös sitä, että lähtöjännite voitaisiin säätää muille jännitetasoille, kuten 12 V tai 15 V, vaihtelemalla sopivasti R1 / R2-takaisinkytkentäjakajan arvoja.
R1 / R2 voidaan kiinnittää myös seuraavan kaavan avulla halutun lähtöjännitteen saamiseksi:
Vout = 1,25 x (1 + R2 / R1)
Nykyisen rajan säätö
Kuten kaaviosta voidaan nähdä, XL4015-moduuli ei sisällä virtaa rajoittavaa ominaisuutta, joka ilmeisesti on moduulin merkittävä rajoitus.
Moduulissa on kuitenkin sammutettu pinout FB, joka voidaan konfiguroida ulkoisella virranrajoitinpiiri , ominaisuuden toteuttamiseksi. Tämä voidaan toteuttaa seuraavan kaavion mukaisesti:
RX voidaan laskea käyttämällä Ohmin lakia:
RX = 0,2 / nykyinen raja
Koska molemmat transistorit on kytketty erittäin suurella vahvistuksella, vain 0,2 V: n potentiaalieron RX: n yli pitäisi olla riittävä IC: n FB-nastan laukaisemiseksi ja virran rajoittavan toiminnan aloittamiseksi.
Heti virta pyrkii ylittämään halutun rajan, aiheuttaa vaaditun vähimmäispotentiaalin kehittyä RX: n yli aiheuttaen NPN: n käyttäytymisen, mikä puolestaan laukaisee PNP BJT: n kovasti. Toiminto toimittaa FB-nastalle tarkoitetun positiivisen DC: n ja käynnistää sammutuksen.
Kun näin tapahtuu, lähtövirta putoaa alle asetetun rajan, sammuttamalla BJT: t ja palauttamalla aikaisemman tilan, jolloin virta alkaa jälleen ylittää asetetun rajan kytkemisen BJT: iin. Sykli toistuu jatkuvasti varmistaen, että virta pysyy aina asetetun rajan sisällä.
Tällä järjestelyllä XL4015 varustetaan erittäin hyödyllisellä säädettävällä lähtövirran raja-ominaisuudella.
XL4015 Vaihtoehtoinen (vastaava piiri)
Vaikka XL4015-moduuli on helposti saatavana useimmista verkkokaupoista, maineikkaita tuotemerkkejä ei valmisteta IC: lle, ja se voi olla altis vanhentumaan milloin tahansa.
Siksi vaihtoehtoisen 5 V: n säädettävän buck-muunninpiirin käyttäminen erillisillä komponenteilla näyttää olevan paljon parempi vaihtoehto.
Seuraava kaavio näyttää erittäin tehokkaan 5 V: n buck-muuntimen, joka käyttää suosittua TL494 siru:
Yllä oleva esimerkki näyttää yksinkertaisen mutta erittäin kätevän, tarkan 5 V: n buck-muuntimen vastaavan XL4015: lle.
Tässä se näyttää aurinkosuuntaajan taajuusmuuttajasovelluksen, joka voidaan käyttää mihin tahansa muuhun haluttuun DC-DC-muuntimen tarkoitukseen.
TL494: n käyttö varmistaa, että muotoilu ei vanhene helposti ja että IC: n korvaava osa on helposti käytettävissä tarvittaessa.
Tässäkin virhevahvistimen takaisinkytkentäsilmukka määrittää lähtövirran asettamalla potentiaalisen jakajaverkon R8 / R9: n ympärille.
Virtaa voidaan säätää säätämällä R13-vastusta asianmukaisesti.
R13 = 0,2 / suurin virtaraja
Toinen suuri etu edellä mainitun erillisen rakenteisen muuntimen käytön yhteydessä on lähtövirran taso, joka ei rajoitu 5 ampeeriin, vaan pikemminkin voitaisiin päivittää paljon korkeammalle tasolle yksinkertaisesti päivittämällä transistorit, induktorilangan paksuus ja R13-vastuksen arvo.
Pari: Variac-piiri suurten DC-shuntimoottoreiden ohjaamiseksi Seuraava: Induktorikäämin rooli SMPS: ssä