Xl6009 схема: Универсальный DC-DC преобразователь XL6009: руководство по использованию

admin | 27.05.2023 | Популярное | Комментариев нет

Содержание

Универсальный DC-DC преобразователь XL6009: руководство по использованию

Исходники изображение:

SVG, SVG B, PNG (1000px), PNG (5000px), — id:1574

Перейти в магазин

Используйте универсальный DC-DC преобразователь для получения стабильного напряжения при повышенном или пониженном источнике питания. Например модуль поможет зарядить мобильный телефон или ноутбук в полевых условиях: утром от аккумулятора машины, днем от солнечной батареи, ночью от энергии ветра.

Универсальный DC-DC преобразователь выполнен на чипе XL6009 по схеме Buck-Boost Converter, что означает симбиоз понижающего и повышающего преобразователя. Модуль способен выдавать стабильное напряжение на выходе от 2 до 40 вольт при любом входном напряжении от 5 до 35 вольт. А это значит, что на выходе преобразователя всегда будет заданное стабильное напряжение, при том входное напряжение может быть выше или ниже выходного.

В качестве примера продемонстрируем работу DC-DC преобразователя. Установим интересующее напряжение на выходе при одном источнике входного напряжения, затем сменим источник питания на другой и проверим изменилось ли выходное напряжение.

Контакт	Функция	Подключение
IN+	Входное напряжение (+)	Подключите к плюсу источника питания.
IN−	Входное напряжение (−)	Подключите к минусу источника питания.

Контакт	Функция	Подключение
OUT+	Выходное напряжение (+)	Подключите к плюсу нагрузки.
OUT−	Выходное напряжение (−)	Подключите к минусу нагрузки.

Выходное напряжение можно регулировать с помощью многооборотного потенциометра. Для удобства коммуникации понадобится плоская отвертка. Выходное напряжение не зависит от входного, т.е. на выходе преобразователя всегда будет заданное стабильное напряжение, при том что входное напряжение может быть выше или ниже выходного.

Продолжая разбирать преобразователи…

Продавец в параметрах скромно ничего не указал, по спецификации XL6009 на вход можно подавать 5-32В, на выходе получать до 60В при токе ключа до 4А. Весьма оптимистично, будем проверять…

Модуль позволяет выставить уровень выходного напряжение начиная от входного и вплоть до 50В, однако, свыше 40В устанавливать не стоит, т.к. диод SS34 имеет максимальное обратное напряжение 40В, которое превышать нельзя.

Диод SS34 на 3А должен иметь корпус DO-214AB (SMC), однако реально он имеет мелкий корпус DO-214AC (SMA), который используют диоды на 1,5-2A.

Рабочая частота преобразователя 220кГц вместо заявленных 400кГц и это довольно странно, т.к. частоту 220кГц имеет XL6019, который имеет больший ток ключа.

Ток х/х в режиме 12В/24В — 7мА

Тип дросселя и его индуктивность на этот раз выбраны верно.

Проверку проводил при входных напряжениях 5В и 12В без какого либо радиатора «как есть», перегревом считал повышение температуры любого элемента свыше 80°С

В режиме 5В/12В преобразователь вытянул 0,8А, при большем токе начинает перегреваться XL6009

Измеренный КПД всего 75%

В режиме 12В/15В преобразователь вытянул 1,5А, при большем токе начинает перегреваться SS34

Измеренный КПД = 91%

В режиме 12В/24В преобразователь вытянул 1,2А, при большем токе начинают перегреваться XL6009 и SS34

Измеренный КПД = 90%

В режиме 12В/36В преобразователь вытянул 0,75А, при большем токе начинает перегреваться XL6009

Измеренный КПД = 88%

Преобразователь работает при снижении входного напряжения вплоть до 3В, однако такой режим работы производитель не гарантирует.

Особенности работы:

— отсутствует индикация питания, что нетипично для китайского преобразователя напряжения

— вращение подстроечника по часовой стрелке понижает выходное напряжение, где логика?

— отсутствует защита от перегрузки и КЗ — при этом сгорает диод

— слабый низковольтный выходной диод

— конденсаторы низкого качества

с использованием XL6009 с регулируемым выходным напряжением от 3,3 В до 12 В. Мы уже знаем, что топология понижающего регулятора обеспечивает более низкую величину выходного напряжения, чем входное напряжение, в то время как топология повышающего регулятора обеспечивает более высокую величину выходного напряжения, чем предусмотренное входное напряжение. Мы уже построили понижающий преобразователь 12 В в 5 В и повышающий преобразователь 3,7 В в 5 В, используя популярный MC34063. Но иногда нам может понадобиться схема, которая может работать и как понижающий, и как повышающий стабилизатор.

Скажем, например, если ваше устройство питается от литиевой батареи, то диапазон входного напряжения будет от 3,6 В до 4,2 В. Если этому устройству нужно два рабочих напряжения 3,3В и 5В. Затем вам нужно спроектировать повышающе-понижающий стабилизатор , который будет регулировать напряжение от этой литиевой батареи до 3,3 В и 5 В. Итак, в этом уроке мы узнаем, как построить простой повышающе-понижающий регулятор и протестируем его на макетной плате для простоты сборки. Этот регулятор предназначен для работы с 9V батареи и может обеспечить широкий диапазон выходного напряжения от 3,3 В до 12 В с максимальным выходным током 4 А.

Существует много способов построить повышающе-понижающую схему, в этом руководстве мы будем использовать знаменитую микросхему преобразователя постоянного тока XL6009. Мы выбрали эту микросхему из-за ее доступности и удобства для новичков. Вы также можете ознакомиться со статьей о том, как выбрать микросхему импульсного стабилизатора, чтобы помочь вам с выбором другого регулятора для вашей схемы переключения.

Приведенная выше таблица технических характеристик показывает, что минимальное входное напряжение этой микросхемы драйвера составляет 5 В, а максимальное — 32 В. Кроме того, поскольку частота переключения составляет 400 кГц, это открывает возможности для использования катушек индуктивности меньшего размера для целей, связанных с переключением. Кроме того, микросхема драйвера поддерживает максимальный выходной ток 4 А, что отлично подходит для многих приложений, связанных с высоким номинальным током.

Основными компонентами любого импульсного стабилизатора являются индуктор и конденсатор. Положение индуктора и конденсатора в цепи очень важно для обеспечения необходимой мощности нагрузки во время включения и выключения. В этом случае используются две катушки индуктивности (l1 и L4), которые будут поддерживать функции buck и boost по отдельности в этой схеме переключения. Катушка индуктивности 33 мкГн, то есть L1, является катушкой индуктивности, которая отвечает за режим работы Buck, тогда как катушка индуктивности L2 используется для катушки индуктивности режима Boost. Здесь я намотал собственную катушку индуктивности, используя ферритовый сердечник и эмалированный медный провод. Если вы новичок в создании собственного индуктора, вы можете прочитать эту статью об основах индуктора и конструкции катушки индуктора, чтобы начать. После того, как вы построили свой индуктор, вы можете проверить его значение с помощью ЖК-метра или, если у вас нет измерителя LCR, вы можете использовать осциллограф, чтобы найти значение индуктора, используя метод резонансной частоты.

Входные конденсаторы C1 и C2 используются для фильтрации переходных процессов и пульсаций от внешней батареи или источника питания. Конденсатор С3, 1 мкФ, 100 В используется для развязки этих двух катушек индуктивности. Существует диод Шоттки SR160 , который представляет собой диод на один ампер, 60 В, используемый для преобразования цикла частоты переключения в постоянный ток, а конденсатор 1000 мкФ, 35 В является фильтрующим конденсатором, используемым для фильтрации выходного сигнала диода.

Поскольку пороговое напряжение обратной связи составляет 1,25 В, делитель напряжения можно настроить в соответствии с этим напряжением обратной связи для настройки фактического выхода. Для нашей схемы мы использовали потенциометр (R1) и резистор (R2) для обеспечения напряжения обратной связи.

R1 — это переменный резистор, который используется для установки выходного напряжения. R1 и R2 образуют делитель напряжения, который обеспечивает обратную связь с микросхемой драйвера XL6009. Дроссель L4 на 10 мкГн и конденсатор C3 на 100 мкФ используются в качестве LC-фильтра.

Кроме индуктора, все компоненты должны быть легко доступны. Микросхема XL6009 не подходит для макетной платы. Следовательно, я использовал пунктирную плату для подключения контактов XL6009 к штекерным контактам, как показано ниже.

Соберите катушку индуктивности, как обсуждалось ранее, и создайте свою схему. Я использовал макетную плату, чтобы упростить задачу, но рекомендуется перфокарта. После завершения моя схема на макетной плате выглядела так.

Когда входное напряжение выше установленного выходного напряжения, катушка индуктивности заряжается и сопротивляется любым изменениям пути тока. Когда переключатель срабатывает, катушка индуктивности обеспечивает заряженный ток через конденсатор C3 и, наконец, выпрямляет и сглаживает диодом Шоттки и конденсатором C4 соответственно. Драйвер проверяет выходное напряжение с помощью делителя напряжения и пропускает цикл переключения, чтобы синхронизировать выходное напряжение в соответствии с выходом цепи обратной связи.

Схема тестируется на макетной плате. Обратите внимание, что мы построили схему на макетной плате только для целей тестирования, и вы не должны нагружать свою схему более чем на 1,5 А, когда она находится на макетной плате. Для приложений с более высоким током настоятельно рекомендуется припаять вашу схему на перфорированной плате.

Выходное напряжение можно установить в диапазоне от 3,3 В до 12 В с помощью потенциометра. Технически схема может быть рассчитана на высокий выходной ток до 4А. Но, из-за ограничения выходного диода, при полной нагрузке схема не тестировалась. Выходная нагрузка настроена на приличное значение примерно 700-800 мА тока. Вы можете изменить выходной диод, чтобы увеличить выходной ток, если это необходимо.

Чтобы протестировать нашу цепь питания, мы использовали мультиметр для контроля выходного напряжения, а для нагрузки мы использовали электронную нагрузку постоянного тока, что-то похожее на то, что мы построили ранее. Если у вас нет электронной нагрузки, вы можете использовать любую нагрузку по вашему выбору и контролировать ток с помощью мультиметра. Полное видео тестирования приведено внизу этой страницы.

Также замечено, что выходное напряжение немного колеблется в пределах +/-5%. Это связано с высоким значением DCR катушек индуктивности и отсутствием радиатора в XL6009.. Адекватный радиатор и правильные компоненты могут быть полезны для стабильной производительности. В целом схема работает вполне работоспособно и производительность удовлетворительная. Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в разделе комментариев, вы также можете использовать наши форумы для других технических вопросов.

Этот импульсный повышающий преобразователь постоянного тока способен управлять нагрузкой 4 А с превосходной регулировкой сети и нагрузки. Основной коммутационный компонент XL6009 IC доступен с фиксированным выходным напряжением 3,3 В, 5 В, 12 В и с регулируемым выходным напряжением. Это эффективный импульсный стабилизатор, а его выходная эффективность значительно выше по сравнению с популярными повышающими регуляторами. При более высоких входных напряжениях регулятор работает с частотой переключения 400 кГц, что позволяет уменьшить общий размер платы и сэкономить место.

Модуль XL6009 представляет собой модуль преобразователя постоянного тока в постоянный, работающий на частоте переключения 400 кГц. На такой высокой частоте он обеспечивает компоненты фильтра меньшего размера по сравнению с низкочастотными импульсными регуляторами. Это обновленная версия модуля на базе LM2577.

Название контакта	Описание
В+	Положительный вход (нерегулируемый или регулируемый)
В-	Отрицательный вход (земля)
ВЫХОД+	Положительный выход (регулируемый)
ВЫХОД-	Отрицательный выход (земля)

Повышающий модуль DC-DC на базе XL6009-Adj обеспечивает номинальный ток 4 А при входном напряжении 3–32 В. Модуль питания имеет потенциометр для регулировки выходного напряжения в соответствии с потребностями пользователя. Хотя модуль использует Радиатор на основе печатной платы рекомендуется использовать дополнительный радиатор, если номинальная выходная мощность превышает 15 Вт.

Универсальный DC-DC преобразователь XL6009: руководство по использованию

Общие сведения

Пример работы

Что понадобится

Эксперимент

Элементы платы

Микросхема XL6009

Контакты входного напряжения

Контакты выходного напряжения

Регулятор выходного напряжения

Габаритный чертёж

Комплектация

Характеристики

Ресурсы

Повышающий преобразователь на базе XL6009

XL6009 DC-DC Buck Boost Converter Module Pinout, Datasheet, Features & Specifications

Похожие записи

Об авторе

Добавить комментарий