97% эффективдүү DC DC Бак Конвертерине [3A, Жөнгө салынуучу]: 12 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:39

DC -ден DC -ге чейинки чакан конвертердик тактасы көптөгөн колдонмолор үчүн пайдалуу, айрыкча, эгерде ал 3Ага чейин (2А жылыткычсыз үзгүлтүксүз) агымдарды жеткире алса. Бул макалада биз чакан, эффективдүү жана арзан Бак конвертер схемасын курууну үйрөнөбүз.

[1]: Райондук анализ

Сүрөт 1 аппараттын схемасын көрсөтөт. Негизги компонент-MP2315 баскычын түшүрүүчү бак конвертери.

1 -кадам: Шилтемелер

Макала булагы: https://www.pcbway.com/blog/technology/DC_to_DC_B… [1]:

[2]:

[3]:

2 -кадам: Figure 1, DC Бак Бако Converter DC схемасы

MP2315 [1] маалымат барагына ылайык: "MP2315-бул жогорку жыштыктагы синхрондук түзөлгөн баскыч-которгуч, ички кубаттуулугу MOSFETs. Бул 3A үзгүлтүксүз чыгуу агымына жетүү үчүн абдан компакттуу чечимди сунуштайт, эң сонун жүктөө жана линия жөнгө салуу менен. MP2315 синхрондуу режимде иштейт, анын натыйжалуулугу учурдагы жүк диапазонунда жогору. Учурдагы режимдин иштеши тез өтүүчү жоопту камсыз кылат жана циклдин турукташуусун жеңилдетет. Толук коргоочу өзгөчөлүктөргө OCP жана жылуулук өчүрүү кирет.” Төмөн RDS (күйүк) бул чипке жогорку агымдарды башкарууга мүмкүндүк берет.

C1 жана C2 киргизүү чыңалуусун азайтуу үчүн колдонулат. R2, R4 жана R5 чипке кайтарым жолун курушат. R2 чыгаруу чыңалуусун жөнгө салуу үчүн 200K көп турдуу потенциометр. L1 жана C4 - бакты алмаштыруучу маанилүү элементтер. L2, C5 жана C7 мен ызы -чууну жана толкундарды азайтуу үчүн кошкон кошумча чыгаруу LC чыпкасын түзөт. Бул чыпканын кесүү жыштыгы 1КГц тегерегинде. R6 EN агымына учурдагы агымды чектейт. R1 мааниси маалымат барагына ылайык коюлган. R3 жана C3 жүктөө схемасына байланыштуу жана маалымат барагына ылайык аныкталат.

Figure 2 натыйжалуулугу vs чыгаруу учурдагы участогун көрсөтөт. Дээрлик бардык киргизүү чыңалуусу үчүн эң жогорку эффективдүүлүк 1А тегерегинде жетишилди.

3 -кадам: Figure 2, Efficiency Vs Output Current

[2]: PCB LayoutFigure 3 иштелип чыккан PCB макетин көрсөтөт. Бул кичинекей (2.1см*2.6см) эки катмардан турган такта.

Мен IC1 үчүн SamacSys компоненттик китепканаларын (Схемалык символ жана ПХБ изи) колдондум [2], анткени бул китепканалар бекер жана маанилүүсү, алар IPCдин өндүрүштүк стандарттарына ылайык. Мен Altium Designer CAD программасын колдоном, андыктан SamacSys Altium плагинин компоненттердин китепканаларын түз орнотуу үчүн колдондум [3]. Figure 4 тандалган компоненттерди көрсөтөт. Пассивдүү компоненттердин китепканаларын издеп, орнотуп/колдонсоңуз болот.

4 -кадам: Figure 3, DC Buck Converter үчүн PCB макети

5 -кадам: Figure 4, Тандалган Компонент (IC1) SamacSys Altium Plugin тартып

Бул ПХБ тактасынын акыркы версиясы. Figure 5 жана Figure 6 PCB тактасынын 3D көрүнүшүн көрсөтөт, өйдө жана астынан.

6 -кадам: Figure 5 & 6, PCB Boardтун 3D көрүнүштөрү (TOP жана Buttom)

[3]: Курулуш жана TestFigure 7 тактанын биринчи прототибин (биринчи версиясын) көрсөтөт. PCB тактасы жогорку сапаттагы такта болгон PCBWay тарабынан даярдалган. Мен эч кандай ширетүү менен эч кандай көйгөй болгон жок.

8 -сүрөттө көрүнүп тургандай, мен ызы -чуунун төмөндүгүнө жетүү үчүн схеманын кээ бир бөлүктөрүн өзгөрттүм, андыктан берилген схема жана ПХБ акыркы версиялары.

7 -кадам: Figure 7, Бак Конвертеринин Биринчи Прототипи (Эски Версиясы)

Компоненттерди ширеткенден кийин, биз схеманы текшерүүгө даярбыз. Маалыматтар барагына кирүүгө 4.5Втан 24Вка чейин чыңалуу колдоно алабыз деп айтылат. Биринчи прототиптин (менин текшерилген тактайым) жана акыркы ПХБ/Схеманын ортосундагы негизги айырмачылыктар ПХБ дизайнындагы жана компоненттердин жайгашуу/баалуулуктарындагы кээ бир өзгөртүүлөр. Биринчи прототип үчүн чыгаруу конденсатору 22uF-35V гана. Ошентип, мен аны эки 47uF SMD конденсатору менен алмаштырдым (C5 жана C7, 1210 пакеттер). Мен киргизүү үчүн ошол эле өзгөртүүлөрдү колдонуп, эки 35V бааланган конденсаторлорду киргизүү конденсатор алмаштырылган. Ошондой эле, мен чыгуунун аталышынын ордун өзгөрттүм.

Максималдуу чыгуу чыңалуусу 21В жана конденсаторлор 25В (керамика) менен баалангандыктан, анда чыңалуу ылдамдыгы көйгөйү болбошу керек, бирок, эгер сизде конденсаторлордун номиналдык чыңалуусуна байланыштуу тынчсызданууңуз болсо, алардын сыйымдуулугунун маанисин 22uFке чейин азайтыңыз жана номиналдык чыңалуу 35 В. Сиз муну ар дайым максаттуу схемаңызга/жүгүңүзгө кошумча чыгаруу конденсаторлорун кошуу менен толтура аласыз. Ал тургай, 470uF же 1000uF конденсаторун "сырттан" кошо аласыз, анткени тактайда алардын бирине ылайыктуу орун жок. Чынында, көбүрөөк конденсаторлорду кошуу менен, биз акыркы чыпканын кесилүү жыштыгын төмөндөтөбүз, ошондуктан ал дагы үндөрдү басат.

Конденсаторлорду параллель колдонгонуңуз жакшы. Мисалы, бир 1000uF ордуна параллель эки 470uF колдонуңуз. Бул жалпы ESR маанисин төмөндөтүүгө жардам берет (параллель каршылыгынын эрежеси).

Эми Siglent SDS1104X-E сыяктуу аз ызы-чуу болгон осциллографту колдонуу менен чыгуунун толкундарын жана ызы-чууну карап көрөлү. Ал 500uV/div чейин чыңалууларды өлчөй алат, бул абдан жакшы өзгөчөлүк.

Мен 470uF-35V конденсаторунун коштоосунда конвертер тактасын кичинекей DIY прототип тактасында толкунду жана ызы-чууну сынап көрдүм (8-сүрөт)

8 -кадам: 8 -сүрөт, конвертер тактасы DIY прототип тактасынын кичинекей бир бөлүгүндө (анын ичинде 470uF Output Capacitor)

Кирүү чыңалуусу жогору (24В) жана чыгуу чыңалуусу төмөн (мисалы, 5В) болгондо, максималдуу толкун жана ызы -чуу пайда болушу керек, анткени киргизүү жана чыгаруу чыңалуусунун айырмасы жогору. Келгиле, осциллограф зондун жер-пружина менен жабдып, чыгуучу ызы-чууну текшерели (9-сүрөт). Жер-пружинаны колдонуу өтө маанилүү, анткени осциллографтын зондунун жерге өткөрүүчү зымы, өзгөчө мындай өлчөөлөрдө, көптөгөн жалпы режимдеги үндөрдү сиңирип алат.

9-кадам: 9-сүрөт, Зонддун Жер Сымын Жер-Жазга алмаштыруу

Figure 10 киргизүү 24V жана чыгаруу 5V болгондо чыгаруу ызы -чууну көрсөтөт. Бул өзгөрткүчтүн чыгымы бекер экенин жана эч кандай жүктөөгө туташпаганын белгилей кетүү керек.

10 -кадам: Figure 10, DC Converter үчүн DC Output Noise (киргизүү = 24V, Output = 5V)

Эми кирүү/чыгуу чыңалуусунун эң төмөнкү айырмасы (0.8V) астында чыккан үндү сынап көрөлү. Мен кирүү чыңалуусун 12В жана чыгымын 11.2V деп койдум (сүрөт 11).

11 -кадам: Figure 11, Төмөн Киргизүү/Чыгуу Чыңалуусундагы Чыгуу Чуусу (киргизүү = 12V, Чыгаруу = 11.2V)

Сураныч, чыгымдын агымын көбөйтүү менен (жүктү кошуу), чыгуу ызы -чуусу/толкуну жогорулайт. Бул бардык энергия булактары же конвертерлер үчүн чыныгы окуя.

[4] Билл материалдар

Figure 12 долбоордун эсептерин көрсөтөт.