- Komponenter krävs
- XL6009 Buck-Boost Regulator IC
- Funktioner
- Buck-Boost Converter Circuit med XL6009
- Buck-Boost Converter-konstruktion och arbete
- Test av XL6009 Buck-Boost Converter-krets
Buck-Boost regulator är tillverkad med två olika topologier, som namnet antyder, den består av både buck och boost topologi. Vi vet redan att Buck Regulator Topology ger en lägre utgångsspänning än ingångsspänningen, medan en Boost Regulator Topology ger en högre utgångsspänning än den angivna ingångsspänningen. Vi har redan byggt en 12V till 5V Buck Converter och en 3.7V till 5V Boost Converter Circuit med den populära MC34063. Men ibland kan vi behöva en krets som både kan fungera som en buck och en boost regulator.
Säg till exempel om din enhet drivs med ett litiumbatteri, kommer ingångsspänningsområdet att vara mellan 3,6V och 4,2V. Om denna enhet behöver två driftspänningar 3,3V och 5V. Då måste du utforma en buck-boost-regulator som reglerar spänningen från detta litiumbatteri till 3,3V och 5V. Så i den här självstudien lär vi oss hur man bygger en enkel buck-boost regulator och testar den på en bräda för att underlätta byggnaden. Denna regulator är utformad för att fungera med ett 9V batteri och kan ge en bred utspänning från 3,3V till 12V med en maximal utgångsström på 4A.
Komponenter krävs
- Xl6009
- 10k förinställd
- 33uH induktor - 2st
- 1n4007 - 2st
- SR160 - 1st (för max 800 mA utgång)
- 10uH induktor
- 100uF kondensator
- 1000uF kondensator -2st
- 1uF keramisk eller polyesterfilmkondensator
- 9V strömkälla (batteri eller adapter)
- Bakbord
- Ledningar för brädbräda.
XL6009 Buck-Boost Regulator IC
Det finns många sätt att bygga en buck-boost-krets, för denna handledning kommer vi att använda den berömda XL6009 DC / DC Converter IC. Vi har valt denna IC på grund av dess enkla tillgänglighet och nybörjarvänliga natur. Du kan också läsa artikeln om hur du väljer växelregulator IC för att hjälpa dig med andra regulatorval för dina växlingsdesigner.
Huvudkomponenten är omkopplingsregulatorn XL6009. Den pinout av XL6009 och specifikationerna visas i nedanstående bild.
Metallfliken är internt ansluten med brytstiftet på XL6009 driver ic. Stiftbeskrivningen ges också i ovanstående tabell. De viktiga tekniska specifikationerna för XL6009 IC ges nedan
Funktioner
- Brett 5V till 32V ingångsspänningsområde
- Programmering av positiv eller negativ utspänning med en enda återkopplingsstift
- Nuvarande lägesstyrning ger utmärkt övergående svar
- 1.25V Referensjusterbar version
- Fast 400KHz omkopplingsfrekvens
- Maximal 4A omkopplingsström
- SW PIN Inbyggt överspänningsskydd
- Utmärkt linje- och lastreglering
- EN PIN TTL Avstängningskapacitet
- Internt optimera Power MOSFET
- Hög effektivitet på upp till 94%
- Inbyggd frekvenskompensation
- Inbyggd mjukstartfunktion
- Inbyggd termisk avstängningsfunktion
- Inbyggd strömbegränsningsfunktion
- Finns i TO263-5L-paketet
Ovanstående specifikationsschema visar att den minsta ingångsspänningen för denna drivrutin IC är 5V och den maximala är 32 Volt. Eftersom omkopplingsfrekvensen är 400 kHz öppnar den också möjligheter att använda mindre induktorer för kopplingsrelaterade ändamål. Dessutom stöder drivrutins-IC maximalt 4A utström, vilket är bra att täcka över många högt rankade strömrelaterade applikationer.
Buck-Boost Converter Circuit med XL6009
Det kompletta kretsschemat för buck-boost- omvandlare visas i bilden nedan.
För alla kopplingsregulatorer är induktorn och kondensatorn huvudkomponenterna. Induktorn och kondensatorn i kretsen är mycket viktigt för att ge den erforderliga effekten till lasten under till- och frånkoppling. I detta fall används två induktorer (l1 och L4) som stöder buck och boost-funktionen individuellt i denna omkopplingskrets. 33uH-induktorn som är L1 är induktorn som är ansvarig för Buck-driftsättet medan induktorn L2 används för Boost-mode-induktorn. Här har jag lindat min egen induktor med en ferritkärna och emaljerad koppartråd. Om du är nybörjare med att skapa din egen induktor kan du läsa den här artikeln om grunderna för induktor och induktorspiral för att komma igång. När du väl har byggt din induktor,Du kan kontrollera dess värde med en LCD-mätare eller om du inte har en LCR-mätare kan du använda ditt oscilloskop för att hitta induktansvärde med hjälp av resonansfrekvensmetoden.
Ingångskondensatorerna, C1 och C2 används för att filtrera transienter och krusningar från det externa batteriet eller strömkällan. Kondensatorn C3, 1uF, 100V används för att isolera dessa två induktorer. Det finns en Schottky-diod SR160 som är en 60 V-diod som används för att omvandla omkopplingsfrekvenscykeln till en DC och kondensatorn 1000uF, 35V är filterkondensatorn som används för att filtrera utgången från dioden.
Eftersom återkopplingströskelspänningen är 1,25V kan spänningsdelaren ställas in enligt denna återkopplingsspänning för att konfigurera den faktiska utgången. För vår krets har vi använt en pott (R1) och ett motstånd (R2) för att tillhandahålla återkopplingsspänningen.
R1 är ett variabelt motstånd som används för att ställa in utspänningen. R1 och R2 bildar en spänningsdelare som ger feedback till föraren IC XL6009. 10uH induktor L4 och 100uF kondensator C3 används som ett LC-filter.
Buck-Boost Converter-konstruktion och arbete
Annat än induktorn bör alla komponenter vara lätt tillgängliga. XL6009 IC är inte breadboard-vänlig. Därför har jag använt det prickade kortet för att ansluta stiften på XL6009 till manliga huvudstift som visas nedan.
Bygg induktorn som diskuterats tidigare och skapa din krets. Jag har använt ett brödbräda för att göra det enkelt men en perf-bräda rekommenderas. När jag var klar såg min krets på breadboard så här.
När ingångsspänningen är högre än den inställda utspänningen laddas induktorn upp och motstår alla förändringar i strömbanan. När omkopplaren går av, ger induktorn den laddade strömmen via C3-kondensatorn och slutligen rättas ut och utjämnas av Schottky-dioden respektive kondensatorn C4. Föraren kontrollerar utspänningen med spänningsdelaren och hoppar över omkopplingscykeln för att synkronisera utspänningen enligt återkopplingskretsutgången.
Samma sak händer under boost-läget när ingångsspänningen är mindre än utspänningen och induktorn L2 laddas upp och ger belastningsströmmen under avstängningstillstånd.
Test av XL6009 Buck-Boost Converter-krets
Kretsen testas i en brödbräda. Observera att vi har byggt kretsen på brödbräda endast för teständamål och du ska inte ladda din krets i mer än 1,5 A när du är på brädbrädan. För högre strömapplikationer rekommenderas starkt lödning av din krets på perf-kort.
För att driva kretsen kan du använda ett 9V batteri men jag har använt min bänkströmförsörjning som är inställd på 9V.
Utgångsspänningen kan ställas in från 3,3V till 12V med potentiometern. Tekniskt kan kretsen utformas för en hög utström så mycket som 4A. Men på grund av begränsningen av utgångsdioden testas inte kretsen i full belastning. Utgångsbelastningen är inställd på ett anständigt värde på cirka 700-800 mA ström. Du kan ändra utgångsdioden för att öka utströmmen om det behövs.
För att testa vår strömförsörjningskrets har vi använt en multimeter för att övervaka utspänningen och för belastningen har vi använt DC-elektronikbelastningen något som liknar det vi byggde tidigare. Om du inte har någon elektronisk belastning kan du använda valfri belastning och övervaka strömmen med en multimeter. Den fullständiga testvideon finns längst ner på denna sida.
Det noteras också att utspänningen är lite fluktuerande i en +/- 5% marginal. Detta beror på induktansers höga DCR-värde och kylflänsens otillgänglighet i XL6009. Tillräcklig kylfläns och korrekta komponenter kan vara användbara för stabil produktion. Sammantaget fungerar kretsen ganska operativt och prestanda är tillfredsställande. Om du har några frågor, lämna dem i kommentarsektionen, du kan också använda våra forum för andra tekniska frågor.