تعديل محول XL4015 باك مع محدد تيار قابل للتعديل

يشرح المنشور طريقة بسيطة لتحسين محول XL4015 DC إلى DC باك بمحدد تيار قابل للتعديل ، والذي يبدو أنه مفقود في الوحدة الأصلية.

حول XL4015

XL4015 هو محول PWM باك بتردد ثابت 180 كيلو هرتز (تنحي) ، مصمم خصيصًا لتشغيل حمولة 5 فولت و 5 أمبير بكفاءة جيدة ، وتموج ضئيل ، وتنظيم استثنائي للخط والحمل.

تم تصميم وحدة المنظم باستخدام عدد قليل جدًا من الأجزاء الإضافية ، ومن السهل التعامل معها وتتكون من تعويض التردد المدمج جنبًا إلى جنب مع مذبذب التردد الثابت.

تتميز دائرة التحكم PWM بنسبة تشغيل قابلة للتعديل بمعدل ثابت من 0 إلى 100٪. يتميز IC XL4015 أيضًا بوظيفة حماية مدمجة ضد التيار الزائد.

عند اكتشاف دائرة قصر عند الخرج ، يتم خفض تردد التشغيل على الفور من 180 كيلو هرتز إلى 48 كيلو هرتز ، مما يتسبب في انخفاض فوري في جهد الخرج والتيار.

تحتوي الشريحة على كتلة تعويض متكاملة تمامًا ، دون الاعتماد على أي مكونات خارجية.

XL4015 IC الميزات الرئيسية

1. نطاق جهد إدخال واسع من 8 فولت إلى 36 فولت
2. الجهد الناتج قابل للتعديل من 1.25 فولت إلى 32 فولت
3. يمكن أن تصل دورة التشغيل القصوى إلى 100٪
4. التسرب الناتج هو 0.3 فولت فقط
5. تردد التبديل ثابت عند 180 كيلو هرتز
6. تيار الإخراج ثابت عند 5A.
7. تضمن وحدات ترشيد الطاقة (MOSFETs) المدمجة تحسين الجهد العالي / التيار
8. كفاءة التشغيل مبهرة للغاية بنسبة 96٪
9. تنظيم الخط والحمل جيد للغاية
10. يتميز IC بوظيفة إغلاق حراري يتم التحكم فيها داخليًا
11. وبالمثل ، فإنه يتميز أيضًا بوظيفة حد تيار مدمجة
12. وغني عن القول ، تشتمل الشريحة أيضًا على ميزة حماية قصيرة للإخراج.

عيب كبير

على الرغم من أن وحدة XL4015 محملة بالعديد من الميزات الممتازة التي يحتاجها محول باك ، إلا أنها تفتقر إلى منشأة رئيسية واحدة.

لا يوجد في الوحدة ترتيب لضبط تيار الإخراج إلى المستويات المفضلة ، وفقًا لمواصفات الحمل.

لذلك إذا كنت تريد ذلك شحن بطارية Li-Ion مع وحدة XL4015 ، لنقل بمعدل 2 أمبير ، لن تتمكن من القيام بذلك ، بسبب العيب المذكور أعلاه.

وبالمثل ، إذا كنت ترغب في قيادة 3.3 فولت LED بمعدل تيار أقصى 3 أمبير ، فستصاب بخيبة أمل أيضًا ، حيث تم تصنيف الوحدة بتيار ثابت 5 أمبير.

كيف يعمل XL4015

يظهر الشكل الأساسي للعمل لمحول باك XL4015 أدناه:

تم تكوين الدائرة لإنتاج 5 فولت ثابت بإخراج تيار ثابت 5 أمبير استجابة لمدخل إمداد من 8 فولت إلى 36 فولت. يجب أن تكون مواصفات طاقة الإدخال أعلى من طاقة الخرج ، مما يعني أن سعة إمداد الدخل يجب أن تكون أعلى من 5 فولت × 5 أ = 25 وات.

لذلك ، إذا تم استخدام مصدر دخل 36 فولت ، فيجب أن يكون تيار الإدخال أعلى من 25/36 = 0.7 أمبير. إذا تم استخدام 8 فولت ، فقد يكون تيار الإدخال أعلى من 25/8 = 3 أمبير ، وهكذا دواليك.

تتكون الدوائر الداخلية لـ IC XL4015 من العناصر الأساسية مثل مذبذب ومضخم خطأ. يتم إنشاء تردد مذبذب 180 كيلو هرتز المحسوب والمسيطر عليه جيدًا عند pin3 (SW) لتغذية تكوين محول باك الخارجي الذي يتكون من الصمام الثنائي ، والمحث ، والمكثف. يتيح ذلك لمرحلة باك معالجة إمداد المدخلات بإخراج دقيق 5 فولت و 5 أ.

يعمل pin2 (FB) كإدخال لتعليقات خطأ أمبير. يكفي إدخال 1.25 فولت على الأقل في هذا pinout لبدء عملية إيقاف تشغيل IC.

يمكن رؤية هذا pinout مكونًا بمقسم محتمل R1 ، R2 ، والذي يضمن أن جهد الخرج لا يمكن أبدًا أن يتجاوز نطاق 5 فولت ، مما يؤدي بعد ذلك إلى ظهور جهد أعلى من 1.25 فولت عند طرف FB لبدء عملية الإغلاق لـ IC ، وبالتالي منع الناتج من عبور مستوى 5 V.

هذا يعني أيضًا أنه يمكن ضبط جهد الخرج على مستويات الجهد الأخرى ، مثل 12 فولت أو 15 فولت ، عن طريق تغيير قيم مقسم التغذية الراجعة R1 / R2 بشكل مناسب.

يمكن أيضًا إصلاح R1 / R2 باستخدام الصيغة التالية ، للحصول على جهد الخرج المطلوب:

صوت = 1.25 × (1 + R2 / R1)

ضبط الحد الحالي

كما نرى من المخطط التخطيطي ، لا تتضمن وحدة XL4015 ميزة الحد الحالية والتي يبدو أنها تحد رئيسي للوحدة.

ومع ذلك ، فإن الوحدة النمطية تتضمن إغلاق pinout FB الذي يمكن تهيئته مع خارجي دائرة المحدد الحالي لإنجاز الميزة. يمكن تنفيذ ذلك كما هو موضح في الرسم البياني التالي:

يمكن حساب RX باستخدام قانون أوم:

RX = 0.2 / الحد الحالي

نظرًا لأن الترانزستورين مرتبطان بمخرجات كسب عالية جدًا ، فإن فرقًا محتملًا يبلغ 0.2 فولت فقط عبر RX يجب أن يكون كافيًا لتشغيل دبوس FB الخاص بـ IC وبدء إجراء الحد الحالي.

بمجرد أن يميل التيار إلى تجاوز الحد المطلوب ، يتسبب في الحد الأدنى المطلوب من الإمكانات للتطور عبر RX مما يتسبب في إجراء NPN ، مما يؤدي بدوره إلى تشغيل PNP BJT بشدة. يقوم الإجراء بتزويد التيار المستمر المقصود على دبوس FB ، مما يؤدي إلى بدء إيقاف التشغيل.

عندما يحدث هذا ، ينخفض ​​تيار الإخراج إلى ما دون الحد المعين ، وإيقاف تشغيل BJTs واستعادة الحالة السابقة ، حيث يبدأ التيار مرة أخرى في تجاوز حد ضبط التبديل على BJTs. تستمر الدورة في التكرار ، مما يضمن بقاء التيار دائمًا ضمن الحد المعين.

مع هذا الترتيب ، يصبح XL4015 مجهزًا بميزة حد تيار الإخراج القابل للتعديل المفيدة للغاية.

XL4015 بديل (دائرة مكافئة)

على الرغم من أن وحدة XL4015 متاحة بسهولة من معظم المتاجر عبر الإنترنت ، إلا أن IC لا يتم تصنيعه بواسطة علامات تجارية مشهورة ، وقد يكون عرضة للتلف في أي وقت.

لذلك ، يبدو أن وجود دائرة محول باك قابلة للتعديل 5 فولت باستخدام مكونات منفصلة هو خيار أفضل بكثير.

يوضح الرسم البياني التالي محول باك فعال للغاية 5 فولت باستخدام المحول الشائع TL494 رقاقة:

يوضح المثال أعلاه محول باك بسيط وسهل الاستخدام للغاية ودقيق 5 فولت مكافئ لـ XL4015.

هنا ، يعرض تطبيق محول باك عاكس للطاقة الشمسية ، والذي يمكن اعتماده لأي غرض آخر مطلوب لمحول DC إلى DC.

يضمن استخدام TL494 أن التصميم لن يتقادم بسهولة وأن استبدال IC سيكون متاحًا بسهولة كلما لزم الأمر.

هنا أيضًا ، تحدد حلقة التغذية المرتدة للخطأ تيار الإخراج عن طريق إعداد شبكة المقسم المحتملة المبنية حول R8 / R9.

يمكن ضبط التيار عن طريق تعديل المقاوم R13 بشكل مناسب.

R13 = 0.2 / الحد الأقصى الحالي

ميزة أخرى رائعة لاستخدام محول باك المبني بشكل منفصل أعلاه هو مستوى الإخراج الحالي ، والذي لا يقتصر على 5 أمبير ، بل يمكن ترقيته إلى مستويات أعلى بكثير ببساطة عن طريق ترقية الترانزستورات وسمك سلك الحث وقيمة المقاوم R13.