Az XL4015 Buck Converter módosítása állítható áramkorlátozóval

A bejegyzés elmagyarázza az XL4015 DC - DC buck átalakító egyszerű módját egy állítható áramkorlátozóval, amely úgy tűnik, hogy hiányzik az eredeti modulból.

Az XL4015-ről

Az XL4015 egy 180 KHz-es rögzített frekvenciájú PWM buck (lépcsős) DC / DC átalakító, amelyet kifejezetten 5 V, 5 Amperes terhelés működtetésére terveztek, jó hatásfokkal, minimális hullámossággal és kivételes vonal- és terhelésszabályozással.

A nagyon kevés kiegészítő alkatrész felhasználásával épített szabályozó modul könnyen kezelhető, és beépített frekvenciakompenzációból, valamint rögzített frekvenciájú oszcillátorból áll.

A PWM vezérlő áramkör 0 és 100% közötti állandó sebességgel állítható üzemmóddal rendelkezik. Az IC XL4015 beépített túláramvédelmi funkcióval is rendelkezik.

Amikor rövidzárlatot észlelnek a kimeneten, a működési frekvencia azonnal lecsökken 180 KHz-ről 48 KHz-re, ami a kimeneti feszültség és áram azonnali csökkenését okozza.

A chipnek teljesen integrált kompenzációs blokkja van, külső komponensektől függetlenül.

XL4015 IC főbb jellemzői

1. Széles 8 V - 36 V bemeneti feszültségtartomány
2. A kimeneti feszültség 1,25 V és 32 V között állítható
3. A maximális munkaciklus akár 100% is lehet
4. A kimeneti kiesés csupán 0,3 V
5. A kapcsolási frekvencia 180 kHz-en van rögzítve
6. A kimeneti áram 5A-nál állandó.
7. A beépített Power MOSFET-ek biztosítják a magas feszültség / áram optimalizálást
8. A működési hatékonyság nagyon lenyűgöző, 96%
9. A vezeték és a terhelés szabályozása rendkívül jó
10. Az IC egy belső vezérlésű hőkapcsoló funkcióval rendelkezik
11. Hasonlóképpen beépített áramkorlát funkcióval is rendelkezik
12. Mondanom sem kell, hogy a chip kimeneti rövid védelmi funkcióval is rendelkezik.

Fő hátrány

Bár az XL4015 modul sok kiváló tulajdonsággal van ellátva, amelynek egy bakkonverterre van szüksége, egyetlen fő lehetőség hiányzik belőle.

A modulnak nincs olyan elrendezése, amely a kimeneti áramot az előnyös szintekre állítja be, a terhelési előírásoknak megfelelően.

Tehát, ha akarod töltsön Li-Ion akkumulátort mondjuk egy XL4015 modullal, mondjuk 2 amperes sebességgel, erre a fenti hátrány miatt nem lesz lehetőség.

Hasonlóképpen, ha 3,3 V-os LED-et akart vezetni 3 amperes maximális áramerősség mellett, akkor ugyanúgy csalódnia kell, mivel a modul fix 5 amperes áramerősségű.

Hogyan működik az XL4015?

Az XL4015 bak konverter alapvető működési sémája az alábbiakban látható:

Az áramkör úgy van konfigurálva, hogy rögzített 5 V-ot állítson elő állandó 5 amperes kimeneten, válaszul a 8 V és 36 V közötti táp bemenetre. A bemeneti teljesítmény specifikációinak magasabbaknak kell lenniük, mint a kimeneti teljesítmény, vagyis a bemeneti táp teljesítmény teljesítményének nagyobb, mint 5 V x 5 A = 25 W.

Ezért, ha 36 V-os bemeneti tápellátást használnak, akkor a bemeneti áramnak nagyobbnak kell lennie, mint 25/36 = 0,7 Amper. Ha 8 V-ot használunk, akkor a bemeneti áram meghaladhatja a 25/8 = 3 Ampert, és így tovább.

Az IC XL4015 belső áramköre olyan alapvető elemekből áll, mint egy oszcillátor és egy hibaerősítő. A jól kiszámított és szabályozott 180 kHz-es oszcillátor frekvenciát a pin3-on (SW) generálják a diódából, induktivitásból és a kondenzátorból álló külső buck konverter konfiguráció táplálásához. Ez lehetővé teszi a bekapcsolási szakasz számára, hogy a bemeneti tápellátást pontosan 5 V, 5 A kimenetre dolgozza fel.

A pin2 (FB) a hibaerősítő visszacsatolásának bemeneteként működik. Legalább 1,25 V bemenet ezen a csatlakozón elegendő az IC kikapcsolási folyamatának megkezdéséhez.

Ez a csatlakozó látható az R1, R2 potenciálosztóval konfigurálva, amely biztosítja, hogy a kimeneti feszültség soha ne léphesse túl az 5 V tartományt, ami aztán 1,25 V-nál magasabb feszültség kialakulását eredményezi az FB tűnél, és ezzel elindítja a leállási folyamatot. az IC-t, ezáltal megakadályozva a kimenet 5 V-os szint átlépését.

Ez azt is jelenti, hogy a kimeneti feszültséget más feszültségszintekre, például 12 V-ra vagy 15 V-ra lehet állítani az R1 / R2 visszacsatoló osztó értékeinek megfelelő változtatásával.

Az R1 / R2 a következő képlet segítségével is rögzíthető a kívánt kimeneti feszültség eléréséhez:

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

Áramkorlát beállítása

Amint azt a sematikus ábrán láthatjuk, az XL4015 modul nem tartalmaz áramkorlátozó funkciót, amely nyilvánvalóan a modul fő korlátja.

A modul azonban tartalmaz egy kikapcsolt FB csatlakozót, amely konfigurálható egy külsővel áramkorlátozó áramkör , a szolgáltatás megvalósításához. Ez megvalósítható a következő ábra szerint:

Az RX kiszámítható Ohm törvényével:

RX = 0,2 / áramkorlát

Mivel a két tranzisztor nagyon erős nyereségű kimenettel van bekötve, az RX-nél csak 0,2 V potenciálkülönbségnek elegendőnek kell lennie az IC FB tűjének kiváltásához és az áramkorlátozó művelet elindításához.

Amint az áram hajlamos meghaladni a kívánt határt, az előírt minimális potenciál kialakulásához vezet az RX-en keresztül, ami az NPN vezetését eredményezi, ami viszont erősen kiváltja a PNP BJT-t. A művelet biztosítja a kívánt pozitív egyenáramot az FB csapon, elindítva a leállást.

Amikor ez megtörténik, a kimeneti áram a beállított határ alá csökken, kikapcsolva a BJT-ket és visszaállítva a korábbi állapotot, ahol az áram ismét megkezdi a beállított határ bekapcsolását a BJT-kre. A ciklus folyamatosan ismétlődik, biztosítva, hogy az áram mindig a beállított határon belül maradjon.

Ezzel az elrendezéssel az XL4015 nagyon hasznos, állítható kimeneti áramkorlát funkcióval lesz felszerelve.

XL4015 Alternatív (egyenértékű áramkör)

Bár az XL4015 modul könnyen elérhető a legtöbb online áruházból, az IC-t nem ismert márkák gyártják, és bármikor hajlamos lehet elavulni.

Ezért sokkal jobb megoldásnak tűnik alternatív, 5 V-os állítható buck konverter áramkör megléte különálló alkatrészek felhasználásával.

Az alábbi ábra egy nagyon hatékony 5 V-os átalakítót mutat be a népszerű használatával TL494 Forgács:

A fenti példa egy egyszerű, mégis rendkívül praktikus, precíziós 5 V-os bakkonvertert jelent, amely megfelel az XL4015-nek.

Itt egy szolár inverter buck konverter alkalmazást mutat be, amely bármely más kívánt DC-DC átalakító célra alkalmazható.

A TL494 használata biztosítja, hogy a dizájn ne könnyen elavuljon, és az IC cseréje bármikor könnyen elérhető legyen.

Itt is egy hibaerősítő visszacsatolási hurok határozza meg a kimeneti áramot az R8 / R9 köré épített potenciális elválasztó hálózat felállításával.

Az áram az R13 ellenállás megfelelő beállításával állítható be.

R13 = 0,2 / Max. Áramkorlát

A fenti diszkréten felépített buck konverter használatának másik nagy előnye a kimeneti áramszint, amely nem korlátozódik 5 amperre, inkább sokkal magasabb szintre lehet emelni, egyszerűen a tranzisztorok, az induktív vezeték vastagságának és az R13 ellenállás értékének frissítésével.