Ara aquí veiem el circuit amb LM5164 i després anem a pas escollint peces com inductor, condensador, resistències i, finalment, parlem de disseny de PCB i resolució de problemes. D’acord, comencem.
Què obtenim amb LM5164
Aquest xip LM5164 és molt útil perquè pot portar una entrada de 15V a 100V i podem configurar la tensió de sortida de 1.225V a tot el que vulguem (per sota de VIN). Però aquí el vam establir a 12V 1A. Ara algunes coses bones sobre aquest xip:
Funciona de 15V a 100V tan flexible.
Podem ajustar la sortida mitjançant dues resistències.
Dóna 1A actual, prou bo per a moltes coses.
Té un coeficient intel·lectual baix, de manera que no malgasta gaire poder.
Utilitza el control constant de temps (COT), és a dir, resposta ràpida als canvis de càrrega.
Té MOSFETS a l’interior, de manera que no hi ha necessitat de díodes externs.
De manera que aquest xip és força ordenat quan volem una entrada d’alta tensió, però necessitem una sortida de 12V segura.
Què té aquest circuit
Ara, quan utilitzem aquest LM5164, no només el connectem directament, necessitem altres parts perquè funcionin correctament. Això és el que posem:
LO (inductor) → Aquesta part emmagatzema energia i ajuda a canviar de forma fluida.
CIN (condensador d’entrada) → Això estabilitza la tensió d’entrada de manera que LM5164 no vegi caiguda de tensió sobtada.
Cout (condensador de sortida) → Això redueix la ondulació, de manera que obtenim netejador de 12 V.
RFB1, RFB2 (resistències de retroalimentació) → Aquestes tensió de sortida estableix.
CBST (condensador Bootstrap) → Això ajuda el MOSFET de costat alt a funcionar correctament.
RA, CA, CB (xarxa de compensació) → Es necessita per mantenir el circuit estable.
Si escollim valors equivocats, obtenim una mala sortida, ja siguin salts de tensió, ondulacions altes o ni tan sols començarà. Per tant, ho calculem tot correctament.
Com establim la tensió de sortida
Ara LM5164 té un passador de retroalimentació (FB) i connectem RFB1 i RFB2 allà per configurar la tensió de sortida. La fórmula és:
Vout = 1.225V * (1 + rfb1 / rfb2)
Fixem RFB2 = 49,9kΩ (bon valor de la fitxa de dades), ara calculem RFB1 per a la sortida de 12V:
Rfb1 = (vout / 1.225V - 1) * rfb2
RFB1 = (12V / 1.225V - 1) * 49,9kΩ
Rfb1 = (9,8 - 1) * 49,9kΩ
Rfb1 = 8,8 * 49,9kΩ
Rfb1 = 439kΩ
D'acord, però 439kω no és estàndard, de manera que utilitzem 453kΩ, que és prou a prop.
La rapidesa que canvia aquest circuit
Aquest convertidor Buck funciona canviant, de manera que hem de definir la velocitat de commutació. El temps que es manté (tona) és:
Ton = vout / (vin * fsw)
Prenem Vout = 12V, Vin = 100V, FSW = 300KHz SO:
Ton = 12V / (100V * 300000)
To = 400ns
Ara el temps fora (TOFF) és:
TOFF = ton * (vi / vout - 1)
Substitució dels valors:
TOFF = 400NS * (100V / 12V - 1)
TOFF = 400NS * 7,33
TOFF = 2,93 µs
El cicle de treball (D) és:
D = Vout / vi
D = 12V / 100V
D = 0,12 (12%)
De manera que el MOSFET està durant un 12% de temps i es desprèn del 88%.
Triar components
Inductor (LO)
Trobem que utilitzant això:
Lo = (vinmax - vout) * d / (Δil * fsw)
Prenem Δil = 0,4a,
LO = (100V - 12V) * 0,12 / (0,4A * 300000)
LO = 68 µh
Per tant, utilitzem un inductor de 68 µh.
Condensador de sortida (CoUT)
Necessitem cout per reduir la ondulació:
Cout = (iout * d) / (Δvout * fsw)
Per a Δvout = 50mV,
Cout = 8µF
Però millor utilitzar 47 µF per estar segur.
Condensador d’entrada (CIN)
Per a CIN que utilitzem:
Cin = (iout * d) / (Δvin * fsw)
Per a Δvin = 5V,
Menjar = 2,2μ i
Condensador de bootstrap (CBST)
Acabem de prendre 2.2NF de la recomanació de la fitxa de dades.
Comprovació de l'eficiència
L'eficiència (η) és:
H = (Pout / pin) * 100%
Pout = Vout * iout = 12W
Per eficiència del 80%,
PIN = 12W / 0,80 = 15W
Corrent d’entrada:
Iin = pin / vin
Iin = 15W / 100V
Iin = 0,15a
Disposició de PCB, super important!
Ara, si la disposició del PCB és dolent, obtenim un gran soroll, un mal rendiment o fins i tot un fracàs. Així:
Feu rastres de corrent alt curt i ampli.
Col·loqueu els condensadors a prop del xip.
Utilitzeu un pla de terra per reduir el soroll.
Afegiu vies tèrmiques sota la LM5164 per ajudar a refredar -se.
Proves i solucions de problemes
Comenceu amb baixa tensió d’entrada (15V).
Comproveu si obtenim una sortida de 12V.
Utilitzeu un oscil·loscopi per veure la forma d'ona de commutació.
