XL4015 muunduri muutmine reguleeritava voolupiirajaga

Postitus selgitab lihtsat viisi XL4015 alalisvoolu kuni alalisvoolu muunduri täiustamiseks reguleeritava voolupiirajaga, mis näib algses moodulis puuduvat.

Umbes XL4015

XL4015 on 180 KHz fikseeritud sagedusega PWM buck (astmelise) DC / DC muundur, mis on spetsiaalselt loodud 5 V, 5 Amp koormuse käitamiseks hea efektiivsusega, minimaalse pulsatsiooniga ning erakordse liini ja koormuse reguleerimisega.

Reguleerimismooduliga, mis on ehitatud väga väheste arvude lisade abil, on lihtne töötada ja see koosneb sisseehitatud sageduskompensatsioonist koos fikseeritud sagedusega ostsillaatoriga.

PWM juhtimisahelal on reguleeritav töösuhe püsikiirusel 0 kuni 100%. IC XL4015 sisaldab ka sisseehitatud ülevoolukaitse funktsionaalsust.

Kui väljundis tuvastatakse lühis, langetatakse töösagedus koheselt 180 KHz-lt 48 KHz-le, põhjustades kohe väljundpinge ja -voolu.

Kiibil on täielikult integreeritud kompensatsiooniplokk, sõltumata välistest komponentidest.

XL4015 IC peamised omadused

1. Lai sisendpinge vahemik 8V kuni 36V
2. Väljundpinge on reguleeritav vahemikus 1,25 V kuni 32 V
3. Maksimaalne töötsükkel võib olla kuni 100%
4. Väljundi väljalangemine on vaid 0,3 V
5. Lülitussagedus on fikseeritud sagedusel 180 kHz
6. Väljundvool on 5A juures konstantne.
7. Sisseehitatud Power MOSFET-id tagavad kõrge pinge / voolu optimeerimise
8. Töö efektiivsus on väga muljetavaldav - 96%
9. Liini ja koormuse reguleerimine on äärmiselt hea
10. IC-l on sisemiselt juhitav termilise väljalülitamise funktsioon
11. Samuti on sellel sisseehitatud voolupiirangu funktsioon
12. Ütlematagi selge, et kiip sisaldab ka väljundi lühikese kaitse funktsiooni.

Peamine puudus

Ehkki XL4015 moodul on varustatud paljude suurepäraste funktsioonidega, mida Buck konverteril peab olema, puudub sellel üks suurem võimalus.

Moodulil puudub korraldus väljundvoolu reguleerimiseks eelistatud tasemele vastavalt koormuse spetsifikatsioonidele.

Nii et kui soovite laadige liitiumioonaku XL4015 mooduliga, ütleme näiteks 2 amprise kiirusega, ei saa te seda teha ülalnimetatud puuduse tõttu.

Samamoodi peaksite pettuma ka siis, kui soovite juhtida 3,3 V LED-i maksimaalse voolutugevusega 3 amp, kuna moodul on määratud fikseeritud 5-amprise vooluga.

Kuidas XL4015 töötab

Allpool on näidatud XL4015 buck konverteri põhiskeem:

Vooluahel on konfigureeritud tootma fikseeritud 5 V pideva 5 amprise voolu väljundina vastuseks toiteallikale 8 V kuni 36 V. Sisendvõimsuse spetsifikatsioonid peavad olema suuremad kui väljundvõimsus, mis tähendab, et sisendvarustuse võimsus peab olema olema suurem kui 5 V x 5 A = 25 W.

Seega, kui kasutatakse sisendallikat 36 V, peaks sisendvool olema suurem kui 25/36 = 0,7 Amprit. Kui kasutatakse 8 V, võib sisendvool olla suurem kui 25/8 = 3 amprit jne.

IC XL4015 sisemine vooluring koosneb põhielementidest nagu ostsillaator ja veavõimendi. Hästi arvutatud ja kontrollitud 180 kHz ostsillaatori sagedus genereeritakse pin3-l (SW) dioodist, induktorist ja kondensaatorist koosneva välise bucketmuunduri konfiguratsiooni toitmiseks. See võimaldab buck-etapil töödelda sisendvarustust täpseks 5 V, 5 A väljundiks.

Pin2 (FB) toimib veavõimendi tagasiside sisendina. Mikrofoni sulgemisprotsessi alustamiseks piisab vähemalt 1,25 V sisendist sellel pistikupesal.

Seda kinnitusdetaili võib näha konfigureerituna potentsiaalijaoturiga R1, R2, mis tagab, et väljundpinge ei saa kunagi ületada 5 V vahemikku, mis põhjustab seejärel kõrgema kui 1,25 V pinge tekkimise FB tihvti juures, käivitades seiskamise protsessi IC, takistades seeläbi väljundi 5 V taseme ületamist.

See tähendab ka seda, et väljundpinget saab reguleerida teiste pingetasemetega, näiteks 12 V või 15 V, muutes sobivalt R1 / R2 tagasiside jaguri väärtusi.

Soovitud väljundpinge saamiseks saab R1 / R2 fikseerida ka järgmise valemi abil:

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

Praegune piirmäär

Nagu skemaatiliselt näeme, ei sisalda moodul XL4015 voolu piiravat funktsiooni, mis ilmselt on mooduli peamine piirang.

Moodul sisaldab siiski väljalülitatud tihvti FB, mida saab konfigureerida välisega voolu piiraja ahel , funktsiooni saavutamiseks. Seda saab rakendada nii, nagu on näidatud järgmisel skeemil:

RX võib arvutada Ohmi seaduse järgi:

RX = 0,2 / praegune piir

Kuna need kaks transistorit on ühendatud väga suure võimendusega väljundiga, peaks IC-i FB tihvti käivitamiseks ja praeguse piirava tegevuse algatamiseks olema piisav potentsiaalide vahe RX-s vaid 0,2 V.

Niipea, kui vool kipub ületama soovitud piiri, põhjustab vajalik minimaalne potentsiaal areneda kogu RX-s, põhjustades NPN-i käitumist, mis omakorda käivitab PNP BJT-i tugevalt. See toiming annab FB tihvtile kavandatud positiivse alalisvoolu, käivitades seiskamise.

Kui see juhtub, langeb väljundvool alla seatud piiri, lülitades BJT-d välja ja taastades varasema seisundi, kus vool hakkab taas ületama seatud piiri, lülitades BJT-d sisse. Tsükkel kordub, tagades, et vool jääb alati seatud piiridesse.

Selle paigutusega saab XL4015 varustatud väga kasuliku reguleeritava väljundvoolu piiramise funktsiooniga.

XL4015 alternatiiv (samaväärne vooluahel)

Ehkki moodul XL4015 on enamikust veebipoodidest hõlpsasti kättesaadav, ei tooda IC-d tuntud kaubamärgid ja see võib igal ajal vananeda.

Seetõttu näib alternatiivse 5 V reguleeritava muundurlülituse olemasolu diskreetsete komponentide abil palju parem variant.

Järgmine skeem näitab väga tõhusat 5 V buck muundurit, kasutades populaarset TL494 kiip:

Ülaltoodud näide näitab lihtsat, kuid äärmiselt käepärast, täppis 5 V pistikumuundurit, mis on võrdne XL4015-ga.

Siin näitab see päikeseenergia muunduri patarei muunduri rakendust, mida saab kasutada mis tahes muu soovitud alalisvoolu muunduri otstarbel.

TL494 kasutamine tagab, et disain ei vanane lihtsalt ja IC asendaja on vajaduse korral hõlpsasti kättesaadav.

Ka siin määrab veavõimendi tagasisideahel väljundvoolu, seadistades R8 / R9 ümber ehitatud potentsiaalse jagurivõrgu.

Voolu saab reguleerida R13 takisti sobivaks muutmisega.

R13 = 0,2 / maksimaalne voolupiirang

Teine ülaltoodud diskreetselt ehitatud muunduri kasutamise suur eelis on väljundvoolu tase, mis ei piirdu 5 ampriga, pigem võiks seda uuendada palju kõrgemale tasemele, lihtsalt täiendades transistore, induktori traadi paksust ja takisti R13 väärtust.