Nyní zde nejprve uvidíme obvod s LM5164, pak jdeme krok za krokem a vybíráme díly, jako je induktor, kondenzátor, rezistory, a konečně mluvíme o rozložení PCB a odstraňování problémů. Dobře, začněme.
Co dostaneme s LM5164
Tento čip LM5164 je velmi užitečný, protože může trvat 15V až 100 V vstup a můžeme nastavit výstupní napětí z 1,225 V na cokoli chceme (pod VIN). Ale tady to nastavíme na 12V 1a. Nyní o tomto čipu několik dobrých věcí:
Funguje od 15 V do 100 V tak velmi flexibilní.
Výstup můžeme upravit pomocí dvou rezistorů.
Dává 1A současný, dost dobrý pro mnoho věcí.
Má nízké IQ, takže neztrácí mnoho energie.
Používá kontrolu konstantního na čase (COT), což znamená rychlou reakci na změny zátěže.
Má MOSFETS uvnitř, takže není potřeba externích diod.
Tento čip je tedy docela elegantní, když chceme vstup vysokého napětí, ale potřebujeme bezpečný 12V výstup.
Co má tento obvod
Nyní, když použijeme tento LM5164, nejen ji připojíme přímo, potřebujeme další díly, aby to správně fungovalo. Zde je to, co jsme vložili:
LO (induktor) → Tato část ukládá energii a pomáhá hladce přepínat práci.
CIN (vstupní kondenzátor) → Toto stabilizuje vstupní napětí tak, aby LM5164 nevidí náhlé napěťové poklesy.
Cout (výstupní kondenzátor) → Tím se snižuje zvlnění, takže jsme čistili 12V DC.
RFB1, RFB2 (Rezistory zpětné vazby) → Tyto nastavené výstupní napětí.
CBST (kondenzátor Bootstrap) → Pomáhá to správně fungovat MOSFET na vysoké úrovni.
RA, CA, CB (kompenzační síť) → Jsou potřebné k udržení stabilního obvodu.
Pokud si vybereme nesprávné hodnoty, dostaneme špatný výstup - buď skoky napětí, vysoký zvlnění, nebo to ani nezačne. Takže vše správně spočítáme.
Jak nastavíme výstupní napětí
Nyní má LM5164 pin zpětné vazby (FB) a připojíme tam RFB1 a RFB2, abychom nastavili výstupní napětí. Vzorec je:
VOUT = 1,225V * (1 + RFB1 / RFB2)
Opravíme RFB2 = 49,9KΩ (dobrá hodnota z datového listu), nyní vypočítáme RFB1 pro výstup 12V:
RFB1 = (VOUT / 1,225V - 1) * RFB2
RFB1 = (12V / 1,225V - 1) * 49,9KΩ
“co je nic? ”
RFB1 = (9,8 - 1) * 49,9 kΩ
RFB1 = 8,8 * 49,9 kΩ
RFB1 = 439KΩ
Dobře, ale 439KΩ není standardní, takže používáme 453 kBΩ, což je dostatečně blízko.
Jak rychle se tento obvod přepne
Tento převaděč Buck funguje přepínáním, takže musíme nastavit rychlost přepínání. Čas, který zůstane na (ton), je:
Ton = Vout / (vin * fsw)
Bereme Vout = 12V, Vin = 100V, fsw = 300 kHz SO:
TON = 12V / (100V * 300000)
Tón = 400ns
Nyní je mimo čas (toff):
Toff = ton * (víno / Vout - 1)
Nahrazení hodnot:
Toff = 400ns * (100V / 12V - 1)
Toff = 400ns * 7,33
Toff = 2,93 µs
Pracovní cyklus (d) je:
D = Vout / víno
D = 12V / 100V
D = 0,12 (12%)
MOSFET je tedy na 12% čas a vypnuto po dobu 88%.
Výběr komponent
Induktor (LO)
Zjistili jsme, že to používá:
Lo = (Vinmax - Vout) * d / (ΔIL * fsw)
Bereme ΔIL = 0,4a,
LO = (100V - 12V) * 0,12 / (0,4A * 300000)
Lo = 68 µh
Používáme tedy induktor 68 uH.
Výstupní kondenzátor (cout)
Potřebujeme cout, abychom snížili zvlnění:
Cout = (iout * d) / (Δvout * fsw)
Pro δvout = 50 mV,
Cout = 8µF
Ale lepší použít 47µF k bezpečnému.
Vstupní kondenzátor (CIN)
Pro CIN používáme:
Cin = (iout * d) / (Δvin * fsw)
Pro δvin = 5V,
Stravování = 2,2 μm
Bootstrap kondenzátor (CBST)
Z doporučení datového listu prostě bereme 2.2NF.
Kontrola účinnosti
Účinnost (η) je:
H = (pout / pin) * 100%
Pout = Vout * iout = 12W
Pro 80% účinnost,
PIN = 12W / 0,80 = 15W
Vstupní proud:
Iin = pin / vin
Iin = 15W / 100V
Iin = 0,15a
Rozložení PCB, super důležité!
Nyní, pokud je rozložení PCB špatné, dostaneme vysoký hluk, špatný výkon nebo dokonce selhání. Tak:
Udělejte stopy s vysokým proudem krátké a široké.
Umístěte kondenzátory blízko čipu.
Použijte pozemní rovinu ke snížení hluku.
Přidejte tepelné průchody pod LM5164, abyste pomohli chlazení.
Testování a opravy problémů
Začněte s nízkým vstupním napětím (15 V).
Zkontrolujte, zda získáme výstup 12V.
Použijte osciloskop k zobrazení přepínání vlny.
