97% Konvertues efikas DC në DC Buck [3A, i rregullueshëm]: 12 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:16

Një bord i vogël konvertuesi DC në DC është i dobishëm për shumë aplikacione, veçanërisht nëse mund të japë rryma deri në 3A (2A vazhdimisht pa ngrohje). Në këtë artikull, ne do të mësojmë të ndërtojmë një qark të vogël, efikas dhe të lirë të konvertuesit të dollarit.

[1]: Analiza e qarkut

Figura 1 tregon diagramin skematik të pajisjes. Komponenti kryesor është konvertuesi i rënies së lekëve MP2315.

Hapi 1: Referencat

Burimi i artikullit: https://www.pcbway.com/blog/technology/DC_to_DC_B… [1]:

[2]:

[3]:

Hapi 2: Figura 1, Diagrami Skematik i Konvertuesit Buck DC në DC

Sipas fletës së të dhënave MP2315 [1]: “MP2315 është një konvertues modal i ndërprerjes sinkron i rregulluar sinkron me frekuencë të lartë me MOSFET të fuqisë së brendshme të integruar. Ofron një zgjidhje shumë kompakte për të arritur rrymë të vazhdueshme dalëse 3A në një gamë të gjerë të furnizimit të hyrjes me rregullim të shkëlqyeshëm të ngarkesës dhe linjës. MP2315 ka funksionim sinkron për efikasitet më të lartë mbi gamën e ngarkesës aktuale të daljes. Funksionimi i modalitetit aktual siguron një përgjigje të shpejtë kalimtare dhe lehtëson stabilizimin e lakut. Karakteristikat e mbrojtjes së plotë përfshijnë OCP dhe mbylljen termike. " RDS i ulët (aktiv) lejon që ky çip të trajtojë rryma të larta.

C1 dhe C2 përdoren për të zvogëluar zhurmat e tensionit të hyrjes. R2, R4 dhe R5 ndërtojnë një shteg reagimi në çip. R2 është një potenciometër 200K me shumë rrotullime për të rregulluar tensionin e daljes. L1 dhe C4 janë elementët thelbësorë të konvertuesit të dollarit. L2, C5 dhe C7 bëjnë një filtër shtesë dalës LC që shtova për të zvogëluar zhurmën dhe valëzimin. Frekuenca e ndërprerjes së këtij filtri është rreth 1KHz. R6 kufizon rrjedhën aktuale në kunjin EN. Vlera R1 është vendosur sipas fletës së të dhënave. R3 dhe C3 lidhen me qarkun e nisjes dhe përcaktohen sipas fletës së të dhënave.

Figura 2 tregon efikasitetin kundrejt daljes aktuale të komplotit. Efikasiteti më i lartë për pothuajse të gjitha tensionet hyrëse është arritur në rreth 1A.

Hapi 3: Figura 2, Efikasiteti Vs Rryma e daljes

[2]: PCB LayoutFigura 3 tregon paraqitjen e projektuar të PCB -ve. Shtë një dërrasë e vogël (2.1cm*2.6cm) me dy shtresa.

Kam përdorur bibliotekat e përbërësve SamacSys (Simbol skematik dhe gjurmë PCB) për IC1 [2] sepse këto biblioteka janë falas dhe më e rëndësishmja, ato ndjekin standardet industriale IPC. Unë përdor softuerin Altium Designer CAD, kështu që kam përdorur shtojcën SamacSys Altium për të instaluar drejtpërdrejt bibliotekat e përbërësve [3]. Figura 4 tregon përbërësit e zgjedhur. Ju gjithashtu mund të kërkoni dhe instaloni/përdorni bibliotekat e komponentëve pasivë.

Hapi 4: Figura 3, Planifikimi i PCB i Konvertuesit të Buck DC në DC

Hapi 5: Figura 4, Komponenti i zgjedhur (IC1) Nga shtojca Altac SamacSys

Ky është rishikimi i fundit i bordit të PCB. Figura 5 dhe figura 6 tregojnë pamje 3D të tabelës PCB, nga lart dhe nga poshtë.

Hapi 6: Figura 5 & 6, Pamje 3D e Bordit të PCB (TOP dhe Buttom)

[3]: Ndërtimi dhe TestFigura 7 tregon prototipin e parë (versionin e parë) të tabelës. Pllaka PCB është fabrikuar nga PCBWay, e cila është një bord me cilësi të lartë. Unë nuk kisha asnjë problem me saldimin.

Siç është e qartë në figurën 8, unë kam modifikuar disa pjesë të qarkut për të arritur zhurmë më të ulët, kështu që Skema e ofruar dhe PCB janë versionet më të fundit.

Hapi 7: Figura 7, Prototipi i Parë (një version më i vjetër) i Buck Converter

Pas bashkimit të përbërësve, ne jemi gati për të testuar qarkun. Fleta e të dhënave thotë se ne mund të aplikojmë një tension nga 4.5V në 24V në hyrje. Dallimet kryesore midis prototipit të parë (bordi im i testuar) dhe PCB -së së fundit/Skematike janë disa modifikime në modelin e PCB dhe vendosjen/vlerat e komponentëve. Për prototipin e parë, kondensatori dalës është vetëm 22uF-35V. Kështu që e ndryshova me dy kondensatorë 47uF SMD (paketa C5 dhe C7, 1210). Aplikova të njëjtat modifikime për hyrjen dhe zëvendësova kondensatorin hyrës me dy kondensatorë të vlerësuar 35V. Gjithashtu, ndryshova vendndodhjen e titullit të daljes.

Meqenëse voltazhi maksimal i daljes është 21V dhe kondensatorët vlerësohen në 25V (qeramikë), atëherë nuk duhet të ketë një problem të normës së tensionit, megjithatë, nëse keni shqetësime në lidhje me tensionet e vlerësuara të kondensatorëve, thjesht zvogëloni vlerat e tyre të kapacitetit në 22uF dhe rrisni tensione të vlerësuara në 35V. Ju gjithmonë mund ta kompensoni këtë duke shtuar kondensatorë shtesë dalës në qarkun/ngarkesën tuaj të synuar. Edhe ju mund të shtoni një kondensator 470uF ose 1000uF "nga jashtë" sepse nuk ka hapësirë të mjaftueshme në tabelë për t'iu përshtatur ndonjërit prej tyre. Në fakt, duke shtuar më shumë kondensatorë, ne zvogëlojmë frekuencën e ndërprerjes së filtrit përfundimtar, kështu që do të shtypte më shumë zhurma.

Bettershtë më mirë që të përdorni paralelisht kondensatorët. Për shembull, përdorni dy 470uF paralelisht në vend të një 1000uF. Ndihmon në zvogëlimin e vlerës totale të ESR (rregulli i rezistencave paralele).

Tani le të shqyrtojmë valëzimin dhe zhurmën e prodhimit duke përdorur një oshiloskop të përparmë me zhurmë të ulët, siç është Siglent SDS1104X-E. Mund të masë tensionet deri në 500uV/div, që është një veçori shumë e bukur.

Unë bashkova bordin e konvertuesit, të shoqëruar me një kondensator të jashtëm 470uF-35V, në një pjesë të vogël të bordit prototip DIY për të provuar valëzimin dhe zhurmën (figura 8)

Hapi 8: Figura 8, Bordi i Konvertuesit në një Pjesë të Vogël të Bordit Prototip DIY (përfshirë një Kondensator Dalës 470uF)

Kur tensioni i hyrjes është i lartë (24V) dhe tensioni i daljes është i ulët (5V për shembull), valëzimi dhe zhurma maksimale duhet të krijohen sepse diferenca e tensionit hyrës dhe dalës është e lartë. Pra, le të pajisim sondën e oshiloskopit me një pranverë tokësore dhe të kontrollojmë zhurmën e daljes (figura 9). Essentialshtë thelbësore të përdoret burimi tokësor, sepse tela e tokëzimit e sondës së oshiloskopit mund të thithë shumë zhurma të zakonshme, veçanërisht në matje të tilla.

Hapi 9: Figura 9, Zëvendësimi i telave të tokës së sondës me një pranverë tokësore

Figura 10 tregon zhurmën e daljes kur hyrja është 24V dhe dalja është 5V. Duhet të përmendet se dalja e konvertuesit është falas dhe nuk është lidhur me ndonjë ngarkesë.

Hapi 10: Figura 10, Zhurma dalëse e konvertuesit DC në DC (hyrje = 24V, dalje = 5V)

Tani le të testojmë zhurmën e daljes nën ndryshimin më të ulët të tensionit hyrës/dalës (0.8V). Vendosa tensionin e hyrjes në 12V dhe daljen në 11.2V (figura 11).

Hapi 11: Figura 11, Zhurma e daljes Nën ndryshimin më të ulët të tensionit hyrës/dalës (hyrje = 12V, dalje = 11.2V)

Ju lutemi vini re se duke rritur rrymën e daljes (duke shtuar një ngarkesë), zhurma/valëzimi i daljes rritet. Kjo është një histori e vërtetë për të gjithë furnizuesit ose konvertuesit e energjisë.

[4] Fatura e materialeve

Figura 12 tregon faturën e materialeve të projektit.