Buck boost regulator ved hjelp av XL6009 med justerbar 3,3V til 12V utgangsspenning

Buck-Boost regulator er laget med to forskjellige topologier, som navnet antyder, den består av både buck og boost topologi. Vi vet allerede at Buck Regulator Topology gir en lavere størrelse på utgangsspenningen enn inngangsspenningen, mens en Boost Regulator Topology gir en større størrelse på utgangsspenningen enn den angitte inngangsspenningen. Vi har allerede bygget en 12V til 5V Buck Converter og en 3.7V til 5V Boost converter Circuit ved hjelp av den populære MC34063. Men til tider trenger vi kanskje en krets som både kan fungere som en bukk og en boost regulator.

Si for eksempel at hvis enheten får strøm fra et litiumbatteri, vil inngangsspenningsområdet være mellom 3,6V og 4,2V. Hvis denne enheten trenger to driftsspenninger 3,3V og 5V. Deretter må du designe en buck-boost regulator som vil regulere spenningen fra dette litiumbatteriet til 3,3V og 5V. Så i denne opplæringen lærer vi hvordan vi bygger en enkel buck-boost regulator og tester den på et brødbrett for å gjøre det enkelt å bygge. Denne regulatoren er designet for å fungere med et 9V batteri og kan gi en bred utgangsspenning fra 3,3V til 12V med en maksimal utgangsstrøm på 4A.

Komponenter kreves

Xl6009
10k forhåndsinnstilt
33uH induktor - 2 stk
1n4007 - 2stk
SR160 - 1stk (for maks 800mA utgang)
10uH spole
100uF kondensator
1000uF kondensator -2stk
1uF keramisk eller polyesterfilmkondensator
9V strømkilde (batteri eller adapter)
Brettbrett
Ledninger for brødbrett.

XL6009 Buck-Boost Regulator IC

Det er mange måter å bygge en buck-boost-krets, av hensyn til denne opplæringen bruker vi den berømte XL6009 DC / DC Converter IC. Vi har valgt denne IC på grunn av enkel tilgjengelighet og nybegynnervennlig natur. Du kan også sjekke artikkelen om hvordan du velger bryterregulator IC for å hjelpe deg med annet regulatorvalg for dine bryterdesign.

Hovedkomponenten er bryteregulatoren XL6009. Den pinout av XL6009 og spesifikasjonene er vist i nedenstående bilde.

Metallfliken er internt koblet til bryterpinnen på XL6009 driver ic. Pinnebeskrivelsen er også gitt i tabellen ovenfor. De viktige tekniske spesifikasjonene til XL6009 IC er gitt nedenfor

Funksjoner

Bredt 5V til 32V inngangsspenningsområde
Positiv eller negativ utgangsspenningsprogrammering med en enkelt tilbakemeldingsstift
Nåværende moduskontroll gir utmerket forbigående respons
1,25V referansejusterbar versjon
Fast 400KHz byttefrekvens
Maks 4A bryterstrøm
SW PIN Innebygd overspenningsbeskyttelse
Utmerket linje- og lastregulering
EN PIN TTL Avstengingskapasitet
Internt optimalisere Power MOSFET
Høy effektivitet på opptil 94%
Innebygd frekvenskompensasjon
Innebygd Soft-Start-funksjon
Innebygd termisk avstengningsfunksjon
Innebygd funksjon for strømbegrensning
Tilgjengelig i pakken TO263-5L

Ovennevnte spesifikasjonskart viser at minimum inngangsspenning til denne driver IC er 5V og maksimum er 32 Volt. Siden koblingsfrekvensen er 400 kHz, åpner den også muligheter for å bruke mindre induktorer til koblingsrelaterte formål. Driver IC støtter også maksimalt 4A utgangsstrøm, noe som er flott å dekke over mange høyt nominelle strømrelaterte applikasjoner.

Buck-Boost Converter Circuit ved hjelp av XL6009

Det komplette kretsdiagrammet for buck-boost- omformer er vist på bildet nedenfor.

For enhver bryterregulator er induktoren og kondensatoren hovedkomponentene. Induktoren og kondensatoren i kretsen er veldig viktig for å gi den nødvendige kraften til lasten under på- og av-tilstand. I dette tilfellet brukes to induktorer (l1 og L4) som vil støtte buck og boost-funksjonen individuelt i denne bryterkretsen. 33uH-induktoren som er L1, er induktoren som er ansvarlig for Buck-modus, mens Inductor L2 brukes til Boost-modusinduktoren. Her har jeg viklet min egen induktor ved hjelp av en ferrittkjerne og emaljert kobbertråd. Hvis du er ny i å lage din egen induktor, kan du sjekke denne artikkelen om det grunnleggende om induktor og induktorspoledesign for å komme i gang. Når du har bygget spolen din,Du kan sjekke verdien ved hjelp av en LCD-måler, eller hvis du ikke har en LCR-måler, kan du bruke oscilloskopet ditt til å finne induktorverdi ved hjelp av resonansfrekvensmetoden.

Inngangskondensatorene, C1 og C2, brukes til å filtrere transienter og krusninger fra det eksterne batteriet eller strømkilden. Kondensatoren C3, 1uF, 100V brukes til å isolere disse to induktorene. Det er en Schottky-diode SR160, som er en ampere, 60V diode som brukes til å konvertere byttefrekvenssyklusen til en DC og kondensatoren 1000uF, 35V er filterkondensatoren som brukes til å filtrere utgangen fra dioden.

Siden tilbakemeldingsterskelen er 1,25V, kan spenningsdeleren stilles inn i henhold til denne tilbakemeldingsspenningen for å konfigurere den faktiske utgangen. For kretsen vår har vi brukt en pott (R1) og en motstand (R2) for å gi tilbakemeldingsspenningen.

R1 er en variabel motstand som brukes til å stille utgangsspenningen. R1 og R2 danner en spenningsdeler som gir tilbakemelding til sjåføren IC XL6009. 10uH induktor L4 og 100uF kondensator C3 brukes som LC-filter.

Buck-Boost Converter konstruksjon og arbeid

Annet enn induktoren, skal alle komponentene være lett tilgjengelige. XL6009 IC er ikke brødbordvennlig. Derfor har jeg brukt det prikkete kortet til å koble pinnene på XL6009 til mannlige topptekster som vist nedenfor.

Bygg spolen som diskutert tidligere, og lag kretsen din. Jeg har brukt et brødbrett for å gjøre ting enkelt, men et perf-tavle anbefales. Når jeg var ferdig, så kretsen min på brødbrett slik ut.

Når inngangsspenningen er høyere enn den innstilte utgangsspenningen, blir induktoren ladet opp og motstår alle endringer i strømbanen. Når bryteren går av, gir induktoren den ladede strømmen via C3-kondensatoren og endelig utbedret og glatt ut av henholdsvis Schottky-dioden og kondensatoren C4. Sjåføren sjekker utgangsspenningen av spenningsdeleren og hopper over byttesyklusen for å synkronisere utspenningen i henhold til tilbakekoblingskretsutgangen.

Det samme skjer i boost-modus når inngangsspenningen er mindre enn utgangsspenningen og induktoren L2 blir ladet opp og gir belastningsstrømmen under avstengingstilstand.

Testing av XL6009 Buck-Boost Converter Circuit

Kretsen er testet i et brødbrett. Vær oppmerksom på at vi bare har bygget kretsen på breadboard for testformål, og at du ikke skal laste kretsen din i mer enn 1,5 A når du er på breadboard. For applikasjoner med høyere strøm anbefales det å lodde kretsen din på perf board.

For å drive kretsen kan du bruke et 9V batteri, men jeg har brukt benken min strømforsyning som er satt til 9V.

Utgangsspenningen kan stilles fra 3,3V til 12V ved bruk av potensiometeret. Teknisk sett kan kretsen utformes for en høy utgangsstrøm så mye som 4A. Men på grunn av begrensningen på utgangsdioden blir ikke kretsen testet i full belastning. Utgangsbelastningen er satt til en anstendig verdi på omtrent 700-800mA strøm. Du kan endre utgangsdioden for å øke utgangsstrømmen om nødvendig.

For å teste strømforsyningskretsen vår, har vi brukt et multimeter for å overvåke utgangsspenningen, og for lasten har vi brukt DC elektronisk last noe som ligner på det vi bygde tidligere. Hvis du ikke har elektronisk belastning, kan du bruke hvilken som helst last du ønsker og overvåke strømmen ved hjelp av et multimeter. Den komplette testvideoen er gitt nederst på denne siden.

Det bemerkes også at utgangsspenningen er litt svingende i en +/- 5% margin. Dette skyldes den høye DCR-verdien av induktorer og utilgjengeligheten til kjøleribben i XL6009. Tilstrekkelig kjøleribbe og riktige komponenter kan være nyttige for stabil ytelse. Samlet sett fungerer kretsen ganske operativ og ytelsen er tilfredsstillende. Hvis du har spørsmål, la dem være i kommentarseksjonen, kan du også bruke forumene våre for andre tekniske spørsmål.