Modificiranje XL4015 Buck pretvarača s podesivim ograničiteljem struje

Post objašnjava jednostavan način za poboljšanje XL4015 DC u DC pretvarača s prilagodljivim graničnikom struje, koji kao da nedostaje u originalnom modulu.

Oko XL4015

XL4015 je pretvarač istosmjerne i istosmjerne struje s fiksnom frekvencijom od 180 KHz (spuštajući se), posebno dizajniran za rad opterećenja od 5 V i 5 Amp s dobrom učinkovitošću, minimalnim mreškanjem i iznimnom regulacijom vodova i opterećenja.

Izgrađen od vrlo malo dodatnih dijelova, regulatorni modul je jednostavan za rad i sastoji se od ugrađene frekvencijske kompenzacije zajedno s oscilatorom s fiksnom frekvencijom.

Upravljački krug PWM ima prilagodljivi omjer radne snage pri konstantnoj brzini od 0 do 100%. IC XL4015 također ima ugrađenu funkcionalnost prenaponske zaštite.

Kada se na izlazu detektira kratki spoj, radna frekvencija se trenutno spušta sa 180 KHz na 48 KHz, što uzrokuje trenutni pad izlaznog napona i struje.

Čip ima potpuno integrirani kompenzacijski blok, bez ovisnosti o vanjskim komponentama.

XL4015 IC Glavne značajke

1. Široki raspon ulaznog napona od 8 V do 36 V
2. Izlazni napon je prilagodljiv od 1,25 V do 32 V
3. Maksimalni radni ciklus može biti i do 100%
4. Ispuštanje izlaza je samo 0,3 V
5. Frekvencija prebacivanja fiksna je na 180 kHz
6. Izlazna struja je konstantna na 5A.
7. Ugrađeni MOSFET-ovi snage osiguravaju optimizaciju visokog napona / struje
8. Učinkovitost rada je vrlo impresivna na 96%
9. Regulacija vodova i opterećenja izuzetno je dobra
10. IC ima interno kontroliranu funkciju toplinskog isključivanja
11. Također ima ugrađenu funkciju ograničenja struje
12. Nepotrebno je reći da čip također uključuje značajku kratke zaštite na izlazu.

Glavni nedostatak

Iako je XL4015 modul prepun mnogih izvrsnih značajki koje pretvarač mora imati, nedostaje mu jedna velika mogućnost.

Modul nema uređaj za podešavanje izlazne struje na željene razine, prema specifikacijama opterećenja.

Pa ako želite napunite Li-Ion bateriju s XL4015 modulom, recimo brzinom od 2 pojačala, to nećete moći učiniti zbog gore spomenutog nedostatka.

Slično tome, ako biste željeli voziti 3.3 V LED pri maksimalnoj brzini struje od 3 amp, bili biste razočarani na isti način, budući da je modul nominiran na fiksnu struju od 5 amp.

Kako djeluje XL4015

Osnovni radni smetaik pretvarača XL4015 za dolar prikazan je u nastavku:

Krug je konfiguriran da proizvodi fiksnih 5 V na konstantnom izlazu struje od 5 ampera kao odgovor na ulaz napajanja od 8 V do 36 V. Specifikacije ulazne snage moraju biti veće od izlazne snage, što znači da snaga ulaznog napajanja mora biti biti veća od 5 V x 5 A = 25 W.

Stoga, ako se koristi ulazno napajanje od 36 V, tada bi ulazna struja trebala biti veća od 25/36 = 0,7 ampera. Ako se koristi 8 V, ulazna struja može biti veća od 25/8 = 3 ampera i tako dalje.

Unutarnji sklop IC XL4015 sastoji se od osnovnih elemenata poput oscilatora i pojačala s pogreškama. Dobro proračunata i kontrolirana frekvencija oscilatora od 180 kHz generira se na pin3 (SW) za napajanje vanjske konfiguracije donjeg pretvarača koja se sastoji od diode, prigušnice i kondenzatora. To omogućuje stupnju donje obrade ulaznog napajanja na precizni izlaz od 5 V i 5 A.

Pin2 (FB) funkcionira kao ulaz za povratnu informaciju pojačala pogreške. Minimalni unos od 1,25 V na ovom pinoutu dovoljan je da započne postupak isključivanja IC-a.

Ovaj se pinout može vidjeti konfiguriran s potencijalnim razdjelnikom R1, R2, koji osigurava da izlazni napon nikada ne može prijeći raspon od 5 V, što onda uzrokuje razvoj napona većeg od 1,25 V na FB pinu koji započinje postupak isključivanja za IC, čime se sprečava izlaz da pređe razinu 5 V.

To također podrazumijeva da bi se izlazni napon mogao prilagoditi drugim naponskim razinama, poput 12 V ili 15 V, prikladnim mijenjanjem vrijednosti R1 / R2 djelitelja povratne sprege.

R1 / R2 se također može fiksirati pomoću sljedeće formule, za dobivanje željenog izlaznog napona:

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

Podešavanje trenutne granice

Kao što možemo vidjeti iz sheme, modul XL4015 ne uključuje značajku ograničavanja struje što je očito glavno ograničenje modula.

Međutim, modul sadrži isključeni FB pinout koji se može konfigurirati s vanjskim krug graničnika struje , za postizanje značajke. To bi se moglo provesti kako je naznačeno na sljedećem dijagramu:

RX se može izračunati koristeći Ohmov zakon:

RX = 0,2 / ograničenje struje

Budući da su dva tranzistora ožičena s vrlo visokim pojačavanjem, potencijalna razlika od samo 0,2 V na RX-u trebala bi biti dovoljna da pokrene FB pin IC-a i pokrene trenutno ograničavajuće djelovanje.

Čim struja teži premašiti željenu granicu, uzrokuje razvoj potrebnog minimalnog potencijala preko RX-a, zbog čega NPN provodi, što zauzvrat oštro aktivira PNP BJT. Akcija isporučuje predviđeni pozitivni istosmjerni signal na FB pinu, pokrećući isključivanje.

Kada se to dogodi, izlazna struja padne ispod postavljene granice, ISKLJUČUJUĆI BJT-ove i vraćajući ranije stanje, pri čemu struja opet počinje premašivati ​​postavljeno granično uključivanje BJT-ova. Ciklus se ponavlja, osiguravajući da struja uvijek ostaje unutar postavljene granice.

Ovim aranžmanom XL4015 postaje opremljen vrlo korisnom prilagodljivom značajkom ograničenja izlazne struje.

Alternativa XL4015 (ekvivalentni krug)

Iako je modul XL4015 lako dostupan u većini internetskih trgovina, IC ne proizvode poznate robne marke i on može postati zastario u bilo kojem trenutku.

Stoga se čini da je postojanje alternativnog kruga pretvarača s prilagodljivim naponom od 5 V koji koristi diskretne komponente puno bolja opcija.

Sljedeći dijagram prikazuje vrlo učinkovit pretvarač od 5 V uz pomoć popularnog TL494 čip:

Gornji primjer pokazuje jednostavan, ali izuzetno prikladan, precizan pretvarač od 5 V koji odgovara ekvivalentu za XL4015.

Ovdje pokazuje primjenu pretvarača solarnog pretvarača, koji se može usvojiti za bilo koju drugu željenu svrhu pretvarača istosmjernog u istosmjerni.

Korištenje TL494 osigurava da dizajn neće zastarjeti lako i da će zamjena za IC biti lako dostupna kad god je to potrebno.

I ovdje povratna petlja pojačala za pogreške određuje izlaznu struju postavljanjem potencijalne razdjelne mreže izgrađene oko R8 / R9.

Struja se može prilagoditi odgovarajućim dotjerivanjem otpornika R13.

R13 = 0,2 / maksimalno ograničenje struje

Sljedeća velika prednost korištenja gore diskretno izgrađenog pretvarača je izlazna razina struje, koja nije ograničena na 5 ampera, već bi se mogla nadograditi na puno više razine jednostavnom nadogradnjom tranzistora, debljine žice induktiviteta i vrijednosti otpora R13.