Stabilizatory impulsowe

6. Przykład stabilizatora impulsowego Step-Down na bazie układu XL6009 

Przyjrzyjmy się teraz drugiemu układowi, pełniącemu funkcję obniżania napięcia wejściowego. Układ ten to XL6009, zamiennik dla układu LM2577.

Główne cechy:

  • Napięcie wejściowe 5-32V
  • Generator napięcia dodatniego/ujemnego
  • Stała częstotliwość 400kHz
  • Prąd wyjściowy 4A
  • Wydajność do 94%
  • Zabezpieczenie przed nadmiernym napięciem wejściowym, prądem, przegrzaniem
  • Możliwość sterowania stanem pracy układu (Wł./Wył.)
  • i wiele więcej

Wyprowadzenia układu:

xl6009-pinout

Opis wybranych wyprowadzeń:

  • 2. pin En- Enable, ustalamy stan pracy układu. stan niski na tym pinie oznacza wyłączony układ, a stan wysoki włączony. Jeżeli pin nie jest nigdzie podłączony to domyślnie układ jest włączony
  • 3. pin SW – Switch Output Pin, czyli pin przełączający, z którego otrzymujemy napięcie wyjściowe
  • 4. pin VIN – Napięcie wejściowe. Zalecane jest wpięcie kondensatora o dużej pojemności aby zniwelować szumy
  • 5. pin FB – Feedback Pin, po przez dzielnik napięcia podawane jest do tego pinu napięcie wyjściowe, dzięki czemu układ kontroluje jego wartość

Parametry stabilizatora:

xl6009-spec

Pierwszą wartość podaliśmy wcześniej, jest nią zakres napięcia wejściowego Vin– minimalnie 5V, maksymalnie 32V. Kolejną wartością jest pobierany prąd Istby, gdy układ jest w trybie standby (pin EN zwarty do GND) to powinien pobierać od 70 do 100uA. Następny parametr to prąd spoczynkowy układu Iq, czyli prąd pobierany przez układ w trakcie jego pracy. Wynosi od 2,5 do 5 mA. Następną wartością jest częstotliwość przełączania układu Fosc, która to wynosi maksymalnie 480kHz, ale przeważnie jest to 400kHz. Kolejna wartość to prąd wyjściowy układu IL, wydzielony na tranzystorze typu Mosfet-N. Wynosi ona zazwyczaj 4A. Może wynosić więcej, ale wtedy zadziałają zabezpieczenia układu. Kolejny parametr to rezystancja pomiędzy źródłem, a drenem wspomnianego wcześniej Mosfet’a-Rdson. Rezystancja ta przy napięciu wejściowym równym 12V i prądowi wyjściowemu równemu 4A wynosi 110-120 mohm

Im mniejsza rezystancja Rdson tym mniejsze straty energii będą się odkładać na Mosfecie

Następny parametr Ven, określa przy jakim progu napięcia zostania wykonania dana akcja. W tym przypadku chodzi o załączenie układu i przejście w tryb stanby. Odpowiednio, dla załączenia układu musi być podane napięcie min 1.4V, a dla tryby stanby, mniejsze lub równe 0,8V.

EN Pin Input Leakage Current to prąd upływu, określa on, ile prądu przepłynie, w tym przypadku przez pin Enable, przy danych napięciach. Dla napięcia 2V, odpowiadającego za załączenie układu oraz 0V za przejście układu w tryb standby przepłyną prądy o wartości od 3-10 uA

Ostatni parametr to Max. Duty Cycle Dmax– określa ona maksymalne wypełnienie sygnały prostokątnego – tutaj naszego napięcia wyjściowego. Maksymalne wypełnienie tego sygnału wynosi 90%

Zatem, gdy znamy podstawy tego układu to wykorzystajmy je w przykładzie.

xl6009-uklad-pomiarowy

Główne założenie to uzyskanie napięcia wyjściowego równego 9V. W tym celu na początku ustawiam napięcie 9V przy pomocy pomocy potencjometra R1, a następnie na zaciski Uwy podłączam obciążenie jak wyżej, czyli 16 ohm. Po podaniu różnych wartości napięcia wejściowego otrzymano takie wyniki:

xl6009-dane

 

wykres n-f-uwe

Pomiar dalszych wartości nie miał już sensu, ponieważ napięcie wyjściowe zaczęło wzrastać. Układ osiągnął swoją zaprogramowaną wartość napięcia wyjściowego przy wartości 4,5V napięcia wejściowego. Czyli z dwukrotnie mniejszego napięcia udało się uzyskać napięcie 9V. Sprawność układu, od momentu osiągnięcia swoich wartości wynosiła ponad 80%, a przy pomiarze nr 4, osiągnęła wartość 98%.

P70322-163134

7. Spis stabilizatorów

Na sam koniec chciałbym Wam dać mały prezent w postaci najczęściej używanych przetwornic i ich podstawowych parametrów:

lista

 

8. Podsumowanie

Jak widzimy po powyższych przykładach, stabilizatory impulsowe są bardzo wydajne, wydajniejsze niż stabilizatory liniowe, nie mniej jednak też posiadają swoje mankamenty. Głównym problemem jest generowanie zakłóceń przez cewkę, co może się odbić na stabilności pracy układu. Moim zdaniem najlepszym zastosowaniem dla stabilizatorów impulsowych są miejsca, gdzie musimy wygenerować większe napięcie z mniejszego, oraz gdy musimy odwrócić napięcie, tzn. wygenerować napięcie ujemne. Przy obniżaniu napięcia te układy są również dobre, w szczególności jak chodzi o wydajności, ale należy pamiętać, że za tym idzie również skomplikowanie układu, oraz potencjalnie, obniżenie stabilności układu.

Podsumowując cały kurs zasilania urządzeń to myślę, że zostały rozwiązane najważniejsze kwestie, dotyczące wyboru zasilania takie jak, jaki dobrać typ regulatora, który regulator najlepiej się spełni w danym zastosowaniu oraz rozmaite kwestie techniczne, takie jak sprawność układu, dropout voltage, prąd spoczynku, czy układ w danej obudowie przy danym obciążeniu będzie poprawnie działać i wiele więcej.

W nie dalekiej przyszłości będzie kontynuacja tego kursu, lecz od drugiej strony- doboru zasilania układu :)


Jeżeli chcesz być informowany na bieżąco o nowościach ze strony to kliknij „Lubię to!” bądź subskrybuj naszą stronę, aby otrzymywać na adres e-mail nowości ze strony. Jeżeli masz jakieś pytania to śmiało zadawaj je na forum ; )