97% արդյունավետ DC to DC Buck փոխարկիչ [3A, կարգավորելի] ՝ 12 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Փոքր DC- ից DC բաք փոխարկիչ տախտակն օգտակար է շատ ծրագրերի համար, հատկապես, եթե այն կարող է հոսանքներ հաղորդել մինչև 3A (2A անընդհատ առանց ջեռուցման լույսի): Այս հոդվածում մենք կսովորենք կառուցել փոքր, արդյունավետ և էժան Buck փոխարկիչ:

[1]. Շրջանների վերլուծություն

Նկար 1 -ը ցույց է տալիս սարքի սխեմատիկ դիագրամը: Հիմնական բաղադրիչը MP2315- ի հետընթաց փոխարկիչն է:

Քայլ 1: Հղումներ

Հոդվածի աղբյուրը ՝ https://www.pcbway.com/blog/technology/DC_to_DC_B… [1]:

[2]:

[3] ՝

Քայլ 2. Նկար 1, DC- ից DC Buck փոխարկիչի սխեմատիկ դիագրամ

Ըստ MP2315 [1] տվյալների թերթի. «MP2315- ը բարձր հաճախականությամբ սինխրոն ուղղված քայլ առ քայլ անջատիչ ռեժիմի փոխարկիչ է` ներկառուցված ներքին հզորության MOSFET- ներով: Այն առաջարկում է շատ կոմպակտ լուծում `3A շարունակական ելքային հոսանքի հասնելու համար մուտքի մատակարարման լայն տիրույթում` գերազանց բեռի և գծի կարգավորմամբ: MP2315- ն ունի սինխրոն ռեժիմ ՝ ելքային ընթացիկ բեռնվածքի տիրույթից ավելի բարձր արդյունավետության համար: Ընթացիկ ռեժիմի աշխատանքը ապահովում է արագ անցողիկ արձագանք և հեշտացնում հանգույցի կայունացումը: Պաշտպանության լիարժեք հատկությունները ներառում են OCP և ջերմային անջատում »: Lowածր RDS (միացված) թույլ է տալիս այս չիպին կառավարել բարձր հոսանքներ:

C1 և C2- ն օգտագործվում են մուտքային լարման աղմուկները նվազեցնելու համար: R2, R4 և R5- ը կառուցում են հետադարձ կապ դեպի չիպ: R2- ը 200K բազմակողմանի պոտենցիոմետր է `ելքային լարումը կարգավորելու համար: L1 և C4- ը հիմնական փոխակերպիչ տարրերն են: L2, C5 և C7- ը կազմում են լրացուցիչ ելքային LC զտիչ, որը ես ավելացրել եմ `աղմուկը և ալիքը նվազեցնելու համար: Այս ֆիլտրի անջատման հաճախականությունը մոտ 1 ԿՀց է: R6- ը սահմանափակում է ընթացիկ հոսքը դեպի EN քորոց: R1 արժեքը սահմանվել է ըստ տվյալների թերթիկի: R3 և C3- ը կապված են bootstrap սխեմայի հետ և որոշվում են ըստ տվյալների թերթիկի:

Նկար 2 -ը ցույց է տալիս արդյունավետությունը ընդդեմ ելքային հոսանքի գծապատկերի: Գրեթե բոլոր մուտքային լարման ամենաբարձր արդյունավետությունը հասել է մոտ 1 Ա -ի:

Քայլ 3. Նկար 2, Արդյունավետություն V ելքային հոսանքի դիմաց

[2]: PCB դասավորություն Նկար 3 -ը ցույց է տալիս PCB- ի նախագծված դասավորությունը: Դա փոքր (2.1 սմ*2.6 սմ) երկու շերտ տախտակ է:

IC1- ի համար օգտագործեցի SamacSys բաղադրիչի գրադարանները (սխեմատիկ խորհրդանիշ և PCB հետք), քանի որ այդ գրադարաններն անվճար են և որ ամենակարևորն է `նրանք հետևում են արդյունաբերական IPC չափանիշներին: Ես օգտագործում եմ Altium Designer CAD ծրագրակազմը, ուստի օգտագործեցի SamacSys Altium հավելումը `բաղադրիչ գրադարաններն ուղղակիորեն տեղադրելու համար [3]: Նկար 4 -ը ցույց է տալիս ընտրված բաղադրիչները: Կարող եք նաև որոնել և տեղադրել/օգտագործել պասիվ բաղադրիչների գրադարանները:

Քայլ 4. Նկար 3, DCB- ից DC Buck փոխարկիչի PCB դասավորություն

Քայլ 5. Նկար 4, Ընտրված բաղադրիչ (IC1) SamacSys Altium plugin- ից

Սա PCB- ի խորհրդի վերջին վերանայումն է: Նկար 5 -ը և 6 -ը ցույց են տալիս PCB- ի տախտակի 3D տեսարաններ ՝ վերևից և ներքևից:

Քայլ 6. Նկար 5 և 6, PCB տախտակի 3D տեսք (TOP և Buttom)

[3]. Շինարարություն և փորձարկում 7 -րդ նկարը ցույց է տալիս տախտակի առաջին նախատիպը (առաջին տարբերակը): PCB տախտակը պատրաստվել է PCBWay- ի կողմից, որը բարձրորակ տախտակ է: Ես որևէ խնդիր չունեի եռակցման հետ:

Ինչպես պարզ է նկար 8 -ում, ես փոփոխել եմ շրջանի որոշ հատվածներ `ավելի ցածր աղմուկի հասնելու համար, այնպես որ տրամադրված սխեմատիկ և PCB- ն վերջին տարբերակն են:

Քայլ 7. Նկար 7, Buck Converter- ի առաջին նախատիպը (ավելի հին տարբերակ)

Բաղադրիչները զոդելուց հետո մենք պատրաստ ենք փորձարկել միացումը: Տվյալների թերթիկում ասվում է, որ մուտքի վրա մենք կարող ենք լարումը կիրառել 4.5V- ից մինչև 24V: Առաջին նախատիպի (իմ փորձարկված տախտակը) և վերջին PCB/Schematic- ի հիմնական տարբերությունները PCB- ի նախագծման և բաղադրիչների տեղադրման/արժեքների որոշ փոփոխություններ են: Առաջին նախատիպի համար ելքային կոնդենսատորը կազմում է ընդամենը 22uF-35V: Այսպիսով, ես այն փոխեցի երկու 47uF SMD կոնդենսատորներով (C5 և C7, 1210 փաթեթներ): Ես կիրառեցի նույն փոփոխությունները մուտքի համար և մուտքային կոնդենսատորը փոխարինեցի երկու 35V անվանական կոնդենսատորներով: Բացի այդ, ես փոխեցի ելքային վերնագրի գտնվելու վայրը:

Քանի որ առավելագույն ելքային լարումը 21 Վ է, իսկ կոնդենսատորները ՝ 25 Վ (կերամիկական), ապա լարման արագության խնդիր չպետք է լինի, սակայն, եթե կոնդենսատորների անվանական լարման հետ կապված մտահոգություններ ունեք, պարզապես նվազեցրեք դրանց հզորության արժեքները մինչև 22 օֆ և բարձրացրեք անվանական լարման մինչև 35 Վ: Դուք միշտ կարող եք դա փոխհատուցել ՝ ավելացնելով լրացուցիչ ելքային կոնդենսատորներ ձեր նպատակային շրջանի/բեռի վրա: Նույնիսկ դուք կարող եք «արտաքինից» ավելացնել 470uF կամ 1000uF կոնդենսատոր, քանի որ տախտակին բավարար տարածք չկա դրանցից որևէ մեկին տեղավորելու համար: Իրականում, ավելի շատ կոնդենսատորներ ավելացնելով, մենք նվազեցնում ենք վերջնական ֆիլտրի անջատման հաճախականությունը, այնպես որ այն ավելի շատ աղմուկներ է ճնշում:

Ավելի լավ է զուգահեռաբար օգտագործեք կոնդենսատորները: Օրինակ, զուգահեռաբար օգտագործեք երկու 470uF մեկ 1000uF- ի փոխարեն: Այն օգնում է նվազեցնել ընդհանուր ESR արժեքը (զուգահեռ դիմադրիչների կանոն):

Այժմ եկեք քննենք ելքային ալիքն ու աղմուկը ՝ օգտագործելով ցածր աղմուկի առջևի տատանումներ, ինչպիսիք են Siglent SDS1104X-E- ն: Այն կարող է չափել մինչև 500uV/div լարվածություն, ինչը շատ գեղեցիկ հատկություն է:

Փոխարկիչի տախտակը, արտաքին 470uF-35V կոնդենսատորի հետ միասին, կպցրեցի DIY նախատիպի տախտակի մի փոքր կտորի վրա ՝ ալիքը և աղմուկը ստուգելու համար (նկար 8)

Քայլ 8. Նկար 8, Փոխարկիչ տախտակ DIY նախատիպի տախտակի փոքր կտորի վրա (ներառյալ 470uF ելքային կոնդենսատորը)

Երբ մուտքային լարումը բարձր է (24 Վ), իսկ ելքային լարումը ՝ ցածր (օրինակ ՝ 5 Վ), առավելագույն ալիք և աղմուկ պետք է ստեղծվի, քանի որ մուտքի և ելքի լարման տարբերությունը բարձր է: Այսպիսով, եկեք վերազինենք տատանումների զոնդը գետնին զսպանակով և ստուգենք ելքային աղմուկը (նկար 9): Հիմնականում անհրաժեշտ է օգտագործել գետնանման աղբյուրը, քանի որ օսլիլոսկոպի զոնդի հողալարերը կարող են կլանել բազմաթիվ սովորական ռեժիմի ձայներ, հատկապես նման չափումների դեպքում:

Քայլ 9. Նկար 9, beոնդի գրունտալարերի փոխարինում գետնին-զսպանակով

Նկար 10 -ը ցույց է տալիս ելքային աղմուկը, երբ մուտքը 24 Վ է, իսկ ելքը `5 Վ: Պետք է նշել, որ փոխարկիչի ելքը անվճար է և միացված չէ որևէ բեռի:

Քայլ 10. Նկար 10, DC- ից DC փոխարկիչի ելքային աղմուկ (մուտք = 24V, ելք = 5V)

Այժմ եկեք փորձարկենք ելքային աղմուկը մուտքի/ելքի լարման ամենացածր տարբերության ներքո (0.8V): Ես մուտքի լարումը սահմանեցի 12 Վ, իսկ ելքը `11.2 Վ (նկար 11):

Քայլ 11. Նկար 11, Ելքի աղմուկ `ամենացածր մուտքային/ելքային լարման տարբերության ներքո (մուտք = 12 Վ, ելք = 11.2 Վ)

Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ ելքային հոսանքի ավելացումով (բեռ ավելացնելով) ՝ ելքային աղմուկը/ալիքը մեծանում է: Սա իրական պատմություն է բոլոր էներգիայի մատակարարների կամ փոխարկիչների համար:

[4] Նյութերի հաշիվ

Նկար 12 -ը ցույց է տալիս ծրագրի նյութերի օրինագիծը: