97% Ufanisi wa DC kwa DC Buck Converter [3A, Adjustable]: Hatua 12

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:50

Bodi ndogo ya kubadilisha fedha ya DC hadi DC ni muhimu kwa matumizi mengi, haswa ikiwa inaweza kutoa mikondo hadi 3A (2A kuendelea bila heatsink). Katika nakala hii, tutajifunza kujenga mzunguko mdogo, mzuri, na wa bei rahisi wa kubadilisha pesa.

[1]: Uchambuzi wa Mzunguko

Kielelezo 1 kinaonyesha mchoro wa kifaa. Sehemu kuu ni MP2315 ya kushuka-chini kwa ubadilishaji wa dume.

Hatua ya 1: Marejeo

Chanzo cha kifungu

[2]:

[3]:

Hatua ya 2: Kielelezo 1, Mchoro wa Mpangilio wa DC hadi DC Buck Converter

Kulingana na hati-data ya MP2315 [1]: "MP2315 ni masafa ya juu iliyosuluhishwa kubadilisha-mode ya kubadilisha-kubadili na MOSFET za nguvu za ndani. Inatoa suluhisho dhabiti sana kufikia 3A pato endelevu la sasa juu ya anuwai ya usambazaji wa pembejeo na kanuni bora za mzigo na laini. MP2315 ina operesheni ya hali ya kusawazisha kwa ufanisi zaidi juu ya kiwango cha sasa cha mzigo wa sasa. Uendeshaji wa hali ya sasa hutoa majibu ya haraka ya muda mfupi na hupunguza utulivu wa kitanzi. Sifa kamili za ulinzi ni pamoja na OCP na mafuta huzima. " RDS ya chini (imewashwa) inaruhusu chip hii kushughulikia mikondo ya juu.

C1 na C2 hutumiwa kupunguza kelele za voltage za pembejeo. R2, R4, na R5 huunda njia ya maoni kwa chip. R2 ni potentiometer 200K ya multiturn kurekebisha voltage ya pato. L1 na C4 ni vitu muhimu vya kubadilisha pesa. L2, C5, na C7 hufanya kiboreshaji cha nyongeza cha LC ambacho niliongeza kupunguza kelele na utelezi. Mzunguko wa kukatwa wa kichujio hiki ni karibu 1KHz. R6 inapunguza mtiririko wa sasa kwa pini ya EN. Thamani ya R1 imewekwa kulingana na data ya data. R3 na C3 zinahusiana na mzunguko wa bootstrap na imedhamiriwa kulingana na data ya data.

Kielelezo 2 kinaonyesha ufanisi dhidi ya njama ya sasa ya pato. Ufanisi wa hali ya juu kwa karibu voltages zote za pembejeo umepatikana karibu na 1A.

Hatua ya 3: Kielelezo 2, Ufanisi Vs Pato la Sasa

[2]: Mpangilio wa PCB Picha ya 3 inaonyesha mpangilio wa PCB iliyoundwa. Ni ndogo (2.1cm * 2.6cm) bodi mbili za tabaka.

Nilitumia maktaba ya sehemu ya SamacSys (alama ya kimkakati na alama ya PCB) kwa IC1 [2] kwa sababu maktaba hizi ni bure na muhimu zaidi, zinafuata viwango vya IPC vya viwanda. Ninatumia programu ya Altium Designer CAD, kwa hivyo nilitumia programu-jalizi ya SamacSys Altium kusakinisha moja kwa moja maktaba za vifaa [3]. Kielelezo 4 kinaonyesha vifaa vilivyochaguliwa. Unaweza kutafuta na kusanikisha / kutumia maktaba za vifaa vya kupita tu.

Hatua ya 4: Kielelezo 3, Mpangilio wa PCB wa DC kwa DC Buck Converter

Hatua ya 5: Kielelezo 4, Sehemu Iliyochaguliwa (IC1) Kutoka kwa Programu-jalizi ya SamacSys Altium

Hii ndio marekebisho ya mwisho ya bodi ya PCB. Kielelezo 5 na takwimu 6 zinaonyesha maoni ya 3D ya bodi ya PCB, kutoka juu na chini.

Hatua ya 6: Kielelezo 5 na 6, Maoni ya 3D ya Bodi ya PCB (TOP na Buttom)

[3]: Ujenzi na Picha ya Jaribio 7 inaonyesha mfano wa kwanza (toleo la kwanza) la bodi. Bodi ya PCB imetengenezwa na PCBWay, ambayo ni bodi ya hali ya juu. Sikuwa na shida na kuuza kila kitu.

Kama inavyoonekana katika sura ya 8, nimebadilisha sehemu zingine za mzunguko kufikia kelele ya chini, kwa hivyo Schematic na PCB iliyotolewa ndio matoleo ya hivi karibuni.

Hatua ya 7: Kielelezo 7, Mfano wa Kwanza (Toleo la Zamani) la Buck Converter

Baada ya kuuza vifaa, tuko tayari kujaribu mzunguko. Jedwali linasema kuwa tunaweza kutumia voltage kutoka 4.5V hadi 24V kwenye pembejeo. Tofauti kuu kati ya mfano wa kwanza (bodi yangu iliyojaribiwa) na PCB / Mpangilio wa mwisho ni marekebisho kadhaa katika muundo wa PCB na uwekaji wa sehemu / maadili. Kwa mfano wa kwanza, capacitor ya pato ni 22uF-35V tu. Kwa hivyo nilibadilisha na capacitors mbili za 47uF SMD (C5 na C7, vifurushi 1210). Nilitumia marekebisho sawa ya pembejeo na nikabadilisha capacitor ya kuingiza na capacitors mbili zilizopimwa 35V. Pia, nilibadilisha eneo la kichwa cha pato.

Kwa kuwa kiwango cha juu cha pato ni 21V na capacitors imepimwa kwa 25V (kauri), basi haipaswi kuwa na shida ya kiwango cha voltage, hata hivyo, ikiwa una wasiwasi juu ya voltages zilizokadiriwa na capacitors, punguza tu maadili yao ya uwezo hadi 22uF na uongeze lilipimwa voltages kwa 35V. Unaweza kulipa fidia hii kila wakati kwa kuongeza vitendaji vya ziada vya pato kwenye mzunguko / mzigo wako unaolengwa. Hata wewe unaweza kuongeza 470uF au 1000uF capacitor "nje" kwa sababu hakuna nafasi ya kutosha kwenye bodi kutoshea yeyote kati yao. Kwa kweli, kwa kuongeza capacitors zaidi, tunapunguza mzunguko wa kukatwa wa kichujio cha mwisho, kwa hivyo ingekandamiza kelele zaidi.

Ni bora kutumia capacitors sawasawa. Kwa mfano, tumia 470uF mbili sambamba badala ya 1000uF moja. Inasaidia kupunguza jumla ya thamani ya ESR (kanuni ya vipinga sambamba).

Sasa wacha tuchunguze utaftaji wa pato na kelele kwa kutumia oscilloscope ya mwisho wa kelele ya chini kama vile Siglent SDS1104X-E. Inaweza kupima voltages hadi 500uV / div, ambayo ni sifa nzuri sana.

Niliuza bodi ya kubadilisha fedha, ikiambatana na capacitor ya nje ya 470uF-35V, kwenye kipande kidogo cha bodi ya mfano ya DIY ili kujaribu kiwiko na kelele (takwimu 8)

Hatua ya 8: Kielelezo 8, Bodi ya Kubadilisha kwenye kipande kidogo cha Bodi ya Mfano ya DIY (pamoja na 470uF Output Capacitor)

Wakati voltage ya pembejeo iko juu (24V) na voltage ya pato iko chini (5V kwa mfano), kiwango cha juu na kelele inapaswa kuzalishwa kwa sababu tofauti ya pembejeo na pato la voltage ni kubwa. Basi hebu tuandae uchunguzi wa oscilloscope na chemchemi ya ardhi na angalia kelele ya pato (takwimu 9). Ni muhimu kutumia chemchemi ya ardhini, kwa sababu waya wa chini wa uchunguzi wa oscilloscope unaweza kunyonya kelele nyingi za kawaida, haswa katika vipimo vile.

Hatua ya 9: Kielelezo 9, Kubadilisha Waya wa chini wa Probe na chemchemi ya ardhini

Kielelezo 10 kinaonyesha kelele ya pato wakati pembejeo ni 24V na pato ni 5V. Inapaswa kutajwa kuwa pato la kibadilishaji ni bure na haijaunganishwa na mzigo wowote.

Hatua ya 10: Kielelezo 10, Kelele ya Pato la DC to DC Converter (input = 24V, Output = 5V)

Sasa wacha tujaribu kelele ya pato chini ya tofauti ya chini ya pembejeo / pato la voltage (0.8V). Ninaweka voltage ya pembejeo kwa 12V na pato kwa 11.2V (kielelezo 11).

Hatua ya 11: Kielelezo 11, Kelele ya Pato Chini ya Tofauti ya Voltage ya Pembejeo / Pato ya Chini (pembejeo = 12V, Pato = 11.2V)

Tafadhali kumbuka kuwa kwa kuongeza pato la sasa (kuongeza mzigo), kelele ya pato / ripple huongezeka. Hii ni hadithi ya kweli kwa vifaa vyote vya nguvu au waongofu.

[4] Muswada wa Vifaa

Kielelezo 12 kinaonyesha muswada wa vifaa vya mradi huo.