XL4015 pārveidotāja pārveidošana ar regulējamu strāvas ierobežotāju

Ziņā ir izskaidrots vienkāršs veids, kā uzlabot XL4015 DC līdz DC buck pārveidotāju ar regulējamu strāvas ierobežotāju, kura sākotnējā modulī, šķiet, trūkst.

Par XL4015

XL4015 ir 180 KHz fiksētas frekvences PWM buck (pakāpenisks) līdzstrāvas / līdzstrāvas pārveidotājs, kas īpaši paredzēts 5 V, 5 Amp slodzes darbināšanai ar labu efektivitāti, minimālu viļņošanos un ārkārtas līnijas un slodzes regulēšanu.

Regulatora modulis ir veidots, izmantojot ļoti nelielu skaitu papildu detaļu, un to ir viegli strādāt, un tas sastāv no iebūvētas frekvences kompensācijas kopā ar fiksētas frekvences oscilatoru.

PWM vadības ķēdē ir regulējama darba attiecība ar nemainīgu ātrumu no 0 līdz 100%. IC XL4015 ir arī iebūvēta pārsprieguma aizsardzības funkcionalitāte.

Kad izejā tiek atklāts īssavienojums, darbības frekvence tiek uzreiz pazemināta no 180 KHz līdz 48 KHz, izraisot tūlītēju izejas sprieguma un strāvas kritumu.

Mikroshēmā ir pilnībā integrēts kompensācijas bloks, neatkarīgi no ārējiem komponentiem.

XL4015 IC galvenās iezīmes

1. Plašs ieejas sprieguma diapazons no 8V līdz 36V
2. Izejas spriegums ir regulējams no 1,25 V līdz 32 V
3. Maksimālais darba cikls var būt pat 100%
4. Izvades samazināšanās ir tikai 0,3 V
5. Pārslēgšanās frekvence ir noteikta 180 kHz
6. Izejas strāva ir nemainīga pie 5A.
7. Iebūvētie Power MOSFET nodrošina augsta sprieguma / strāvas optimizāciju
8. Darbības efektivitāte ir ļoti iespaidīga ar 96%
9. Līnijas un slodzes regulēšana ir ārkārtīgi laba
10. IC ir iekšēji kontrolēta termiskās izslēgšanās funkcija
11. Tāpat tam ir arī iebūvēta strāvas ierobežojuma funkcija
12. Lieki piebilst, ka mikroshēmā ietilpst arī izejas īsās aizsardzības funkcija.

Galvenais trūkums

Lai gan XL4015 modulis ir ielādēts ar daudzām izcilām funkcijām, kas nepieciešamas, lai pārveidotājs pārveidotu, tam trūkst vienas galvenās iespējas.

Modulim nav izkārtojuma, lai pielāgotu izejas strāvu vēlamajiem līmeņiem atbilstoši slodzes specifikācijām.

Tātad, ja vēlaties uzlādējiet litija jonu akumulatoru ar XL4015 moduli, teiksim ar 2 ampēriem, jūs to nevarēsit izdarīt iepriekšminētā trūkuma dēļ.

Līdzīgi, ja vēlaties vadīt 3,3 V LED ar 3 amp maksimālo strāvas ātrumu, jūs arī būtu vīlušies, jo modulis ir nominēts ar fiksētu 5 amp strāvu.

Kā darbojas XL4015

Zemāk parādīts XL4015 buck pārveidotāja pamata darba shēma:

Ķēde ir konfigurēta, lai ražotu fiksētu 5 V pie nemainīgas 5 amp strāvas izejas, reaģējot uz barošanas ieeju no 8 V līdz 36 V. Ieejas jaudas specifikācijām jābūt augstākām par izejas jaudu, tas nozīmē, ka ieejas barošanas jaudas jaudai jābūt jābūt augstākam par 5 V x 5 A = 25 W.

Tāpēc, ja tiek izmantota ieejas padeve 36 V, tad ieejas strāvai jābūt lielākai par 25/36 = 0,7 ampēriem. Ja tiek izmantots 8 V, tad ieejas strāva var būt lielāka par 25/8 = 3 ampēri utt.

IC XL4015 iekšējā shēma sastāv no pamatelementiem, piemēram, oscilatora un kļūdu pastiprinātāja. Labi aprēķinātā un kontrolētā 180 kHz oscilatora frekvence tiek ģenerēta pie pin3 (SW), lai ievadītu ārējā sprieguma pārveidotāja konfigurāciju, kas sastāv no diode, induktora un kondensatora. Tas ļauj sprādziena pakāpei apstrādāt ieejas padevi līdz precīzai 5 V, 5 A izejai.

Pin2 (FB) darbojas kā ievade kļūdas pastiprinātāja atgriezeniskajai saitei. Minimālā 1,25 V ieeja šajā kontaktligzdā ir pietiekama, lai sāktu IC izslēgšanas procesu.

Šo tapu var redzēt konfigurētu ar potenciālu dalītāju R1, R2, kas nodrošina, ka izejas spriegums nekad nevar pārsniegt 5 V diapazonu, kas pēc tam FB tapā rada spriegumu, kas lielāks par 1,25 V, kas sāk izslēgšanas procesu IC, tādējādi novēršot izejas šķērsošanu 5 V līmenī.

Tas arī nozīmē, ka izejas spriegumu varētu pielāgot citiem sprieguma līmeņiem, piemēram, 12 V vai 15 V, atbilstoši mainot R1 / R2 atgriezeniskās saites dalītāja vērtības.

Lai iegūtu vēlamo izejas spriegumu, R1 / R2 var arī salabot, izmantojot šādu formulu:

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

Pašreizējās robežas pielāgošana

Kā redzams no shēmas, XL4015 modulis neietver strāvas ierobežošanas funkciju, kas acīmredzot ir galvenais moduļa ierobežojums.

Tomēr modulī ir izslēgta pinout FB, kuru varētu konfigurēt ar ārēju strāvas ierobežotāja ķēde , funkcijas izpildei. To varētu īstenot, kā norādīts šajā diagrammā:

RX var aprēķināt, izmantojot Ohma likumu:

RX = 0,2 / strāvas robeža

Tā kā abi tranzistori ir vadu savienoti ar ļoti lielu pieauguma izeju, ar RX tikai 0,2 V potenciāla starpībai vajadzētu būt pietiekamai, lai iedarbinātu IC FB tapu un ierosinātu pašreizējo ierobežojošo darbību.

Tiklīdz pašreizējā tendence pārsniegt vēlamo robežu, izraisa nepieciešamo minimālo potenciālu attīstīties visā RX, izraisot NPN vadību, kas savukārt izraisa PNP BJT. Darbība nodrošina paredzēto pozitīvo līdzstrāvu uz FB tapas, uzsākot izslēgšanu.

Kad tas notiek, izejas strāva nokrītas zem noteiktās robežas, izslēdzot BJT un atjaunojot iepriekšējo stāvokli, kur strāva atkal sāk pārsniegt iestatīto robežu, ieslēdzot BJT. Cikls turpina atkārtoties, nodrošinot, ka strāva vienmēr paliek noteiktajā robežā.

Ar šo izkārtojumu XL4015 kļūst aprīkots ar ļoti noderīgu regulējamu izejas strāvas ierobežojuma funkciju.

XL4015 alternatīva (ekvivalenta shēma)

Lai gan XL4015 modulis ir viegli pieejams lielākajā daļā tiešsaistes veikalu, mikroshēmu neražo pazīstami zīmoli, un tas var būt tendence novecot jebkurā laikā.

Tāpēc alternatīvas 5 V regulējamas sprieguma pārveidotāja shēmas izmantošana, izmantojot atsevišķus komponentus, šķiet daudz labāka iespēja.

Šī diagramma parāda ļoti efektīvu 5 V sprieguma pārveidotāju, izmantojot populāro TL494 mikroshēma:

Iepriekš sniegtajā piemērā parādīts vienkāršs, tomēr ļoti ērts, precīzs 5 V sprieguma pārveidotāja ekvivalents XL4015.

Šeit tas parāda saules invertora sprieguma pārveidotāja lietojumprogrammu, kuru var izmantot jebkuram citam vēlamajam līdzstrāvas pārveidotāja mērķim.

TL494 izmantošana nodrošina, ka dizains nebūs viegli novecojis un IC aizstājējs būs viegli pieejams, kad vien tas būs nepieciešams.

Arī šeit kļūdu pastiprinātāja atgriezeniskā cilpa nosaka izejas strāvu, izveidojot potenciālo dalītāju tīklu, kas izveidots ap R8 / R9.

Strāvu var noregulēt, atbilstoši pielāgojot R13 rezistoru.

R13 = 0,2 / maksimālā strāvas robeža

Vēl viena liela priekšrocība, izmantojot iepriekš minēto diskrēti uzbūvēto konvertora pārveidotāju, ir izejas strāvas līmenis, kas nav ierobežots ar 5 ampēriem, drīzāk to varētu uzlabot līdz daudz augstākam līmenim, vienkārši modernizējot tranzistorus, induktora stieples biezumu un R13 rezistora vērtību.