DC Buck Dönüştürücüsünə 97% Effektiv DC [3A, Ayarlanabilir]: 12 Addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Kiçik bir DC -dən DC -ə qədər konvertor lövhəsi, xüsusən 3A -ya qədər (soyuducu olmadan 2A davamlı) cərəyanlar verə bilsə, bir çox tətbiq üçün faydalıdır. Bu yazıda kiçik, səmərəli və ucuz bir dollar çevirici dövrə qurmağı öyrənəcəyik.

[1]: Dövrə Təhlili

Şəkil 1 cihazın sxematik diaqramını göstərir. Əsas komponent MP2315 aşağı salınan buck çeviricisidir.

Addım 1: İstinadlar

Məqalə mənbəyi: https://www.pcbway.com/blog/technology/DC_to_DC_B… [1]:

[2]:

[3]:

Addım 2: Şəkil 1, DC -dən DC Buck Dönüştürücüsünün Şematik Diaqramı

MP2315 [1] məlumat cədvəlinə görə: “MP2315, daxili daxili MOSFET-ləri olan yüksək tezlikli sinxron düzəldilmiş aşağı-aşağı keçid rejimi çeviricisidir. Mükəmməl yük və xətt tənzimlənməsi ilə geniş bir giriş təchizatı aralığında 3A davamlı çıxış axını əldə etmək üçün çox kompakt bir həll təqdim edir. MP2315, çıxış cərəyanı yük aralığında daha yüksək səmərəliliyi təmin etmək üçün sinxron rejimə malikdir. Cari rejim əməliyyatı sürətli bir keçid reaksiyası təmin edir və döngənin sabitləşməsini asanlaşdırır. Tam qorunma xüsusiyyətlərinə OCP və termal bağlanma daxildir.” Aşağı RDS (açıq) bu çipin yüksək cərəyanları idarə etməsinə imkan verir.

Giriş gərginliyi səslərini azaltmaq üçün C1 və C2 istifadə olunur. R2, R4 və R5 çipə geribildirim yolu qurur. R2, çıxış gərginliyini tənzimləmək üçün 200K çox turlu potansiyometrdir. L1 və C4, əsas çevirici elementlərdir. L2, C5 və C7, səs -küy və dalğalanmanı azaltmaq üçün əlavə etdiyim əlavə bir çıxış LC filtri hazırlayır. Bu filtrin kəsmə tezliyi təxminən 1 KHz-dir. R6, cari axını EN pininə məhdudlaşdırır. R1 dəyəri məlumat cədvəlinə görə təyin edilmişdir. R3 və C3, önyükleme dövrəsi ilə əlaqədardır və məlumat cədvəlinə görə təyin olunur.

Şəkil 2, çıxış cərəyanının səmərəliliyini göstərir. Demək olar ki, bütün giriş gərginliyi üçün ən yüksək səmərəlilik 1A ətrafında əldə edilmişdir.

Addım 3: Şəkil 2, Effektivlik və Çıxış Cərəyanı

[2]: PCB LayoutFigure 3, dizayn edilmiş PCB planını göstərir. Kiçik (2.1 sm*2.6 sm) iki qat lövhədir.

SamacSys komponent kitabxanalarından (Şematik simvol və PCB izi) IC1 [2] üçün istifadə etdim, çünki bu kitabxanalar pulsuzdur və daha da əhəmiyyətlisi sənaye IPC standartlarına uyğundur. Altium Designer CAD proqramından istifadə edirəm, buna görə də komponent kitabxanalarını birbaşa quraşdırmaq üçün SamacSys Altium plaginindən istifadə etdim [3]. Şəkil 4 seçilmiş komponentləri göstərir. Passiv komponentlər kitabxanalarını da axtarıb qura/istifadə edə bilərsiniz.

Addım 4: Şəkil 3, DC -dən DC Buck Dönüştürücüsünün PCB Düzeni

Addım 5: SamacSys Altium Plugin -dən Şəkil 4, Seçilmiş Komponent (IC1)

Bu PCB lövhəsinin son versiyasıdır. Şəkil 5 və Şəkil 6, PCB lövhəsinin yuxarıdan və aşağıdan 3D görünüşlərini göstərir.

Addım 6: Şəkil 5 və 6, PCB Kartının 3D Görünüşləri (TOP və Buttom)

[3]: Construction and TestFigure 7 lövhənin ilk prototipini (ilk versiyası) göstərir. PCB lövhəsi yüksək keyfiyyətli lövhə olan PCBWay tərəfindən hazırlanmışdır. Lehimləməkdə heç bir problemim yox idi.

Şəkil 8 -də aydın olduğu kimi, aşağı səs -küy əldə etmək üçün dövrənin bəzi hissələrini dəyişdirdim, buna görə təqdim olunan Şematik və PCB ən son versiyalardır.

Addım 7: Şəkil 7, Buck Dönüştürücüsünün İlk Prototipi (Köhnə Versiyası)

Komponentləri lehimlədikdən sonra dövrəni sınamağa hazırıq. Məlumat cədvəli, girişə 4.5V -dan 24V -a qədər bir gərginlik tətbiq edə biləcəyimizi söyləyir. İlk prototip (sınanmış lövhəm) ilə son PCB/Şematik arasındakı əsas fərqlər, PCB dizaynında və komponent yerləşdirilməsində/dəyərlərində bəzi dəyişikliklərdir. İlk prototip üçün çıxış kondansatörü yalnız 22uF-35V-dir. Buna görə iki 47uF SMD kondansatörü ilə dəyişdirdim (C5 və C7, 1210 paket). Giriş üçün eyni dəyişiklikləri tətbiq etdim və giriş kondansatörünü iki 35V nominal kondansatörlə əvəz etdim. Ayrıca, çıxış başlığının yerini dəyişdirdim.

Maksimum çıxış gərginliyi 21V və kondansatörlər 25V (keramika) olaraq qiymətləndirildiyindən, gərginlik dərəcəsi problemi olmamalıdır, ancaq kondansatörlərin nominal gərginliyi ilə bağlı narahatlığınız varsa, onların tutum dəyərlərini 22uF -ə endirin və nominal gərginlik 35V -a qədər. İstədiyiniz dövrə/yükə əlavə çıxış kondansatörləri əlavə edərək bunu hər zaman kompensasiya edə bilərsiniz. 470 uF və ya 1000 uF kondansatörü "xaricdən" əlavə edə bilərsiniz, çünki lövhədə heç birinə uyğun yer yoxdur. Əslində, daha çox kondansatör əlavə edərək, son filtrin kəsilmə tezliyini azaldırıq, beləliklə daha çox səs-küyün qarşısını alarıq.

Kondansatörləri paralel olaraq istifadə etmək daha yaxşıdır. Məsələn, bir 1000uF yerinə paralel olaraq iki 470uF istifadə edin. Ümumi ESR dəyərini azaltmağa kömək edir (paralel rezistorlar qaydası).

İndi Siglent SDS1104X-E kimi aşağı səs-küylü bir ön osiloskopdan istifadə edərək çıxış dalğalanmasını və səs-küyünü araşdıraq. Gərginliyi 500uV/div -ə qədər ölçə bilir, bu çox gözəl bir xüsusiyyətdir.

Çevrilmə lövhəsini, xarici 470uF-35V kondansatörlə birlikdə, dalğalanma və səs-küyü yoxlamaq üçün kiçik bir DIY prototip lövhəsinə lehimlədim (şəkil 8)

Addım 8: Şəkil 8, Kiçik bir DIY Prototip Lövhəsindəki Dönüştürücü Kartı (470 uF Çıxış Kondansatörü daxil olmaqla)

Giriş gərginliyi yüksək olduqda (24V) və çıxış gərginliyi aşağı olduqda (məsələn, 5V), giriş və çıxış gərginliyi fərqi yüksək olduğu üçün maksimum dalğalanma və səs -küy yaranmalıdır. Beləliklə, osiloskop zondunu yer-yayla təchiz edək və çıxış səs-küyünü yoxlayaq (şəkil 9). Zəmin yayını istifadə etmək çox vacibdir, çünki osiloskop zondunun topraklama teli, xüsusən də belə ölçülərdə çoxlu ümumi səsləri udur.

Addım 9: Şəkil 9, Zondun Torpaq Telini Toprak Yayı ilə Əvəz etmək

Şəkil 10, giriş 24V və çıxış 5V olduqda çıxış səs -küyünü göstərir. Qeyd etmək lazımdır ki, çeviricinin çıxışı pulsuzdur və heç bir yükə qoşulmamışdır.

Addım 10: Şəkil 10, DC -dən DC Dönüştürücüsünə Çıxış Səsi (giriş = 24V, Çıxış = 5V)

İndi çıxış səs -küyünü ən aşağı giriş/çıxış gərginliyi fərqi (0.8V) altında sınayaq. Giriş gərginliyini 12V, çıxışı isə 11.2V olaraq təyin etdim (şəkil 11).

Addım 11: Şəkil 11, Ən Aşağı Giriş/Çıxış Gərginliyi Fərqində Çıxış Səsi (Giriş = 12V, Çıxış = 11.2V)

Unutmayın ki, çıxış cərəyanını artırmaqla (yük əlavə etməklə) çıxış səs -küyü/dalğalanması artır. Bu, bütün enerji təchizatı və ya çeviricilər üçün əsl hekayədir.

[4] Materiallar Bill

Şəkil 12, layihənin materiallarını göstərir.