Bộ điều chỉnh tăng cường Buck sử dụng xl6009 với điện áp đầu ra có thể điều chỉnh từ 3.3v đến 12v

Bộ điều chỉnh Buck-Boost được tạo ra bằng cách sử dụng hai cấu trúc liên kết khác nhau, như tên cho thấy, nó bao gồm cả cấu trúc liên kết buck và boost. Chúng ta đã biết rằng cấu trúc liên kết bộ điều chỉnh Buck cung cấp cường độ điện áp đầu ra thấp hơn điện áp đầu vào, trong khi cấu trúc liên kết bộ điều chỉnh tăng cường cung cấp cường độ điện áp đầu ra cao hơn điện áp đầu vào được cung cấp. Chúng tôi đã chế tạo Bộ chuyển đổi Buck 12V sang 5V và Mạch chuyển đổi 3,7V sang 5V sử dụng MC34063 phổ biến. Nhưng đôi khi, chúng ta có thể cần một mạch vừa có thể hoạt động như một bộ điều chỉnh tốc độ và một bộ điều chỉnh tăng tốc.

Ví dụ: nếu thiết bị của bạn được cấp nguồn bằng pin lithium, thì dải điện áp đầu vào sẽ nằm trong khoảng từ 3,6V đến 4,2V. Nếu thiết bị này cần hai điện áp hoạt động 3.3V và 5V. Sau đó, bạn cần thiết kế một bộ điều chỉnh buck-boost sẽ điều chỉnh điện áp từ pin lithium này thành 3,3V và 5V. Vì vậy, trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ học cách xây dựng một bộ điều chỉnh buck-boost đơn giản và thử nghiệm nó trên một breadboard để dễ xây dựng. Bộ điều chỉnh này được thiết kế để hoạt động với pin 9V và có thể cung cấp điện áp đầu ra rộng từ 3.3V đến 12V với dòng điện đầu ra tối đa là 4A.

Thành phần bắt buộc

1. Xl6009
2. 10k cài đặt trước
3. Cuộn cảm 33uH - 2 chiếc
4. 1n4007 - 2 chiếc
5. SR160 - 1pc (cho đầu ra tối đa 800mA)
6. Cuộn cảm 10uH
7. Tụ điện 100uF
8. Tụ 1000uF -2 cái
9. Tụ phim 1uF gốm hoặc polyester
10. Nguồn điện 9V (pin hoặc bộ chuyển đổi)
11. Breadboard
12. Dây cho breadboard.

IC điều chỉnh Buck-Boost XL6009

Có nhiều cách để xây dựng một mạch buck-boost, vì lợi ích của hướng dẫn này, chúng tôi sẽ sử dụng IC chuyển đổi DC / DC XL6009 nổi tiếng. Chúng tôi đã chọn vi mạch này vì tính dễ sử dụng và tính chất thân thiện với người mới bắt đầu. Bạn cũng có thể xem bài viết về cách chọn IC điều chỉnh chuyển mạch để giúp bạn lựa chọn bộ điều chỉnh khác cho thiết kế chuyển mạch của mình.

Thành phần chính là bộ điều chỉnh chuyển mạch XL6009. Các pinout của XL6009 và thông số kỹ thuật được trình bày trong hình dưới đây.

Tab kim loại được kết nối bên trong với chân chuyển đổi của ic trình điều khiển XL6009. Mô tả pin cũng được đưa ra trong bảng trên. Các thông số kỹ thuật quan trọng của IC XL6009 được đưa ra dưới đây

Đặc trưng

• Dải điện áp đầu vào rộng 5V đến 32V
• Lập trình điện áp đầu ra tích cực hoặc tiêu cực với một chân phản hồi duy nhất
• Kiểm soát chế độ hiện tại cung cấp phản hồi thoáng qua tuyệt vời
• Phiên bản điều chỉnh tham chiếu 1.25V
• Tần số chuyển mạch 400KHz cố định
• Dòng chuyển mạch tối đa 4A
• SW PIN Tích hợp Bảo vệ quá áp
• Quy định dòng và tải tuyệt vời
• Khả năng tắt máy TTL EN PIN
• Tối ưu hóa nội bộ MOSFET điện
• Hiệu quả cao lên đến 94%
• Bù tần số tích hợp
• Chức năng khởi động mềm tích hợp
• Chức năng ngắt nhiệt tích hợp
• Chức năng giới hạn dòng điện tích hợp
• Có sẵn trong Gói TO263-5L

Biểu đồ thông số kỹ thuật trên cho thấy điện áp đầu vào tối thiểu của IC điều khiển này là 5V và tối đa là 32 Volt. Ngoài ra, vì tần số chuyển mạch là 400 kHz, nó mở ra khả năng sử dụng các cuộn cảm nhỏ hơn cho các mục đích chuyển đổi liên quan. Ngoài ra, vi mạch trình điều khiển hỗ trợ dòng điện đầu ra tối đa 4A, rất tốt để đáp ứng nhiều ứng dụng liên quan đến dòng điện được đánh giá cao.

Mạch chuyển đổi Buck-Boost sử dụng XL6009

Sơ đồ mạch bộ chuyển đổi buck-boost hoàn chỉnh được hiển thị trong hình dưới đây.

Đối với bất kỳ bộ điều chỉnh chuyển mạch nào, Cuộn cảm và tụ điện là các thành phần chính. Vị trí của cuộn cảm và tụ điện trong mạch là rất cần thiết để cung cấp năng lượng cần thiết cho tải trong điều kiện bật tắt. Trong trường hợp này, hai cuộn cảm (l1 và L4) được sử dụng sẽ hỗ trợ chức năng buck và boost riêng lẻ trong mạch chuyển đổi này. Cuộn cảm 33uH là L1, là cuộn cảm chịu trách nhiệm cho chế độ Buck hoạt động trong khi cuộn cảm L2 được sử dụng cho cuộn cảm chế độ Boost. Ở đây tôi đã quấn cuộn cảm của riêng mình bằng cách sử dụng lõi ferit và dây đồng tráng men. Nếu bạn chưa quen với việc chế tạo cuộn cảm của riêng mình, bạn có thể xem bài viết này về những điều cơ bản về thiết kế cuộn cảm và cuộn cảm để bắt đầu. Khi bạn đã xây dựng cuộn cảm của mình,bạn có thể kiểm tra giá trị của nó bằng cách sử dụng máy đo LCD hoặc nếu bạn không có máy đo LCR, bạn có thể sử dụng máy hiện sóng để tìm giá trị cuộn cảm bằng phương pháp tần số cộng hưởng.

Các tụ điện đầu vào, C1 và C2 được sử dụng để lọc quá độ và gợn sóng từ pin bên ngoài hoặc nguồn điện. Tụ điện C3, 1uF, 100V dùng để cô lập hai cuộn cảm này. Có một diode Schottky SR160 là một diode một ampe, 60V được sử dụng để chuyển đổi chu kỳ tần số chuyển đổi thành DC và tụ điện 1000uF, 35V là tụ lọc được sử dụng để lọc đầu ra từ diode.

Vì điện áp ngưỡng phản hồi là 1,25V, bộ chia điện áp có thể được đặt theo điện áp phản hồi này để định cấu hình đầu ra thực tế. Đối với mạch của chúng tôi, chúng tôi đã sử dụng một nồi (R1) và một điện trở (R2) để cung cấp điện áp phản hồi.

R1 là một biến trở được sử dụng để thiết lập điện áp đầu ra. R1 và R2 tạo thành một bộ phân áp cung cấp phản hồi cho IC điều khiển XL6009. Cuộn cảm 10uH L4 và tụ điện 100uF C3 được sử dụng như một bộ lọc LC.

Cấu trúc và hoạt động của bộ chuyển đổi Buck-Boost

Ngoài Cuộn cảm, tất cả các thành phần phải có sẵn dễ dàng. IC XL6009 không thân thiện với bảng mạch. Do đó, tôi đã sử dụng bảng chấm chấm để kết nối các chân của XL6009 với các chân tiêu đề nam như hình dưới đây.

Xây dựng cuộn cảm như đã thảo luận trước đó và tạo mạch của bạn. Tôi đã sử dụng breadboard để làm cho mọi thứ dễ dàng nhưng một bảng perf được khuyên dùng. Sau khi hoàn thành mạch của tôi trên breadboard trông như thế này.

Khi điện áp đầu vào cao hơn điện áp đầu ra đã đặt, cuộn cảm sẽ được sạc và chống lại bất kỳ thay đổi nào trong đường dẫn dòng điện. Khi công tắc tắt, cuộn cảm cung cấp dòng điện tích điện qua tụ điện C3 và cuối cùng được chỉnh lưu và làm mịn bởi điốt Schottky và tụ điện C4 tương ứng. Trình điều khiển kiểm tra điện áp đầu ra bằng bộ chia điện áp và bỏ qua chu kỳ chuyển mạch để đồng bộ hóa điện áp ra theo đầu ra mạch phản hồi.

Điều tương tự cũng xảy ra trong chế độ tăng cường khi điện áp đầu vào nhỏ hơn điện áp đầu ra và cuộn cảm L2 được sạc và cung cấp dòng tải trong điều kiện tắt.

Thử nghiệm mạch chuyển đổi Buck-Boost XL6009

Mạch được thử nghiệm trong một breadboard. Xin lưu ý rằng chúng tôi đã xây dựng mạch trên breadboard chỉ cho mục đích thử nghiệm và bạn không được phép tải mạch của mình quá 1,5A khi ở trên breadboard. Đối với các ứng dụng dòng điện cao hơn, bạn nên hàn mạch điện trên bảng mạch hoàn thiện.

Để cấp nguồn cho mạch, bạn có thể sử dụng pin 9V nhưng tôi đã sử dụng nguồn điện dự phòng được đặt ở 9V.

Điện áp đầu ra có thể được đặt từ 3.3V đến 12V bằng chiết áp. Về mặt kỹ thuật, mạch có thể được thiết kế cho dòng ra cao tới 4A. Tuy nhiên, do giới hạn của diode đầu ra, mạch không được thử nghiệm ở chế độ đầy tải. Tải đầu ra được đặt thành giá trị dòng điện xấp xỉ 700-800mA. Bạn có thể thay đổi diode đầu ra để tăng dòng ra nếu cần.

Để kiểm tra mạch cung cấp điện của chúng tôi, chúng tôi đã sử dụng đồng hồ vạn năng để theo dõi điện áp đầu ra và đối với tải, chúng tôi đã sử dụng tải điện tử DC một cái gì đó tương tự như những gì chúng tôi xây dựng trước đó. Nếu bạn không có tải điện tử, bạn có thể sử dụng bất kỳ tải nào bạn chọn và theo dõi dòng điện bằng đồng hồ vạn năng. Video thử nghiệm hoàn chỉnh được cung cấp ở cuối trang này.

Cũng nhận thấy rằng điện áp đầu ra dao động một chút trong biên độ +/- 5%. Điều này là do giá trị DCR cao của cuộn cảm và không có tản nhiệt trong XL6009. Tản nhiệt đầy đủ và các thành phần thích hợp có thể hữu ích cho đầu ra ổn định. Nhìn chung, mạch hoạt động khá hoạt động và hiệu suất đạt yêu cầu. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào, hãy để lại chúng trong phần bình luận, bạn cũng có thể sử dụng diễn đàn của chúng tôi cho các câu hỏi kỹ thuật khác.