DC - DC Voltage Step Down Switch Mode Buck Voltage Converter (LM2576/LM2596): 4 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Η κατασκευή ενός εξαιρετικά αποδοτικού μετατροπέα buck είναι μια δύσκολη δουλειά και ακόμη και οι έμπειροι μηχανικοί απαιτούν πολλαπλά σχέδια για να φτάσουν στο σωστό

Ο μετατροπέας buck (μετατροπέας βήμα προς τα κάτω) είναι ένας μετατροπέας ισχύος DC-to-DC, ο οποίος μειώνει την τάση (ενώ αυξάνει το ρεύμα) από την είσοδό του (παροχή) στην έξοδο (φορτίο).

Οι μετατροπείς μεταγωγής (όπως οι μετατροπείς buck) παρέχουν πολύ μεγαλύτερη απόδοση ισχύος ως μετατροπείς DC-σε-DC από τους γραμμικούς ρυθμιστές, τα οποία είναι απλούστερα κυκλώματα που μειώνουν τις τάσεις με τη διάχυση της ισχύος ως θερμότητα, αλλά δεν αυξάνουν το ρεύμα εξόδου.

Η βασική λειτουργία του μετατροπέα buck έχει το ρεύμα σε έναν επαγωγέα που ελέγχεται από δύο διακόπτες (συνήθως ένα τρανζίστορ και μια δίοδο). Στον ιδανικό μετατροπέα, όλα τα εξαρτήματα θεωρούνται τέλεια. Συγκεκριμένα, ο διακόπτης και η δίοδος έχουν μηδενική πτώση τάσης όταν είναι ενεργοποιημένη και μηδενική ροή ρεύματος όταν είναι απενεργοποιημένη και ο επαγωγέας έχει μηδενική αντίσταση σειράς. Περαιτέρω, θεωρείται ότι οι τάσεις εισόδου και εξόδου δεν αλλάζουν κατά τη διάρκεια ενός κύκλου (αυτό σημαίνει ότι η χωρητικότητα εξόδου είναι άπειρη).

Βήμα 1: LM2576/2596, 3-A Step-Down Voltage Regulator

Χαρακτηριστικά

1. 3.3-V, 5-V, 12-V, 15-V, και ρυθμιζόμενες εκδόσεις εξόδου
2. Εύρος τάσης εξόδου ρυθμιζόμενης έκδοσης, 1,23 V έως 37 V (57 V για έκδοση HV)
3. Καθορισμένο ρεύμα εξόδου 3-A
4. Ευρεία περιοχή τάσης εισόδου: 40 V έως 60 V για έκδοση HV
5. Απαιτούνται μόνο 4 εξωτερικά εξαρτήματα
6. Εσωτερικός ταλαντωτής σταθερής συχνότητας 52 kHz
7. Δυνατότητα τερματισμού λειτουργίας TTL, κατάσταση αναμονής χαμηλής ισχύος
8. Μονολιθικά ολοκληρωμένα κυκλώματα που παρέχουν όλες τις ενεργές λειτουργίες για έναν ρυθμιστή αλλαγής step-down (buck)
9. Υψηλής απόδοσης

Φύλλο δεδομένων LM2576

Βήμα 2: Σχεδιασμός PCB

Έχω χρησιμοποιήσει το EasyEda για να σχεδιάσω το PCB 2 επιπέδων.

Αν κάποιος θέλει, μπορώ πάντα να δημοσιεύσω τα αρχεία gerber για εσάς.

Το πιο σημαντικό σχέδιο που πρέπει να λάβετε υπόψη είναι ότι οι ακροδέκτες γείωσης της διόδου, των καπακιών και του IC πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά.

Επίσης, το μήκος της διαδρομής του πείρου εξόδου του IC (ακίδα 2) στον επαγωγέα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερο.

Βήμα 3: Παραγγελία των PCB

Τώρα έχουμε το σχέδιο του PCB και ήρθε η ώρα να παραγγείλουμε τα PCB. Για αυτό, πρέπει απλώς να μεταβείτε στο JLCPCB.com και να κάνετε κλικ στο κουμπί "QUOTE NOW".

Οι JLCPCB είναι επίσης χορηγοί αυτού του έργου. Η JLCPCB (Shenzhen JLC Electronics Co., Ltd.), είναι η μεγαλύτερη επιχείρηση πρωτοτύπων PCB στην Κίνα και κατασκευαστής υψηλής τεχνολογίας που ειδικεύεται στο γρήγορο πρωτότυπο PCB και στην παραγωγή μικρών παρτίδων PCB. Μπορείτε να παραγγείλετε τουλάχιστον 5 PCB για μόλις 2 $. Για να κατασκευάσετε το PCB, ανεβάστε το αρχείο gerber που κατεβάσατε στο τελευταίο βήμα. Ανεβάστε το αρχείο.zip ή μπορείτε επίσης να μεταφέρετε και να αποθέσετε τα αρχεία gerber. Μετά τη μεταφόρτωση του αρχείου zip, θα δείτε ένα μήνυμα επιτυχίας στο κάτω μέρος εάν το αρχείο έχει μεταφορτωθεί επιτυχώς. Μπορείτε να ελέγξετε το PCB στο πρόγραμμα προβολής Gerber για να βεβαιωθείτε ότι όλα είναι καλά. Μπορείτε να δείτε τόσο το επάνω όσο και το κάτω μέρος του PCB. Αφού βεβαιωθείτε ότι το PCB φαίνεται καλό, μπορείτε τώρα να κάνετε την παραγγελία σε λογική τιμή. Μπορείτε να παραγγείλετε 5 PCB με μόλις 2 $ συν αποστολή. Για να κάνετε την παραγγελία, κάντε κλικ στο κουμπί "ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΣΤΟ ΚΑΛΑΘΙ". Τα PCB μου χρειάστηκαν 2 ημέρες για να κατασκευαστούν και έφτασαν μέσα σε 20 ημέρες χρησιμοποιώντας την τυπική επιλογή καταχωρισμένης ταχυδρομικής παράδοσης. Υπάρχουν επίσης διαθέσιμες επιλογές γρήγορης παράδοσης. Τα PCB ήταν καλά συσκευασμένα και η ποιότητα ήταν πραγματικά καλή.

Βήμα 4: Συναρμολόγηση και εργασία

Πριν παραγγείλετε τα PCB, βεβαιωθείτε ότι η διάταξη και το κύκλωμα λειτουργούν.

Δοκίμασα το κύκλωμα στον πίνακα perf και έπειτα στο PC χαραγμένα PCB και έπειτα παρήγγειλα τα PCB.

Στο κύκλωμά μου έχω προσθέσει επιπλέον σημεία για το PIN 4 και 5 για σύνδεση με arduino ή άλλο MCU.

Ο πείρος 5 μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως διακόπτης ενεργοποίησης/απενεργοποίησης (ενεργός ΧΑΜΗΛΟΣ), οπότε όταν το PIN 5 είναι γειωμένο, ο μετατροπέας buck είναι ενεργοποιημένος και όταν ο PIN 5 είναι πάνω από 1,8V, ο μετατροπέας είναι απενεργοποιημένος.

Το PIN 4 είναι ο πείρος ανάδρασης και με τη βοήθεια του PWM από το arduino/MCU μπορούμε να ελέγξουμε την τάση εξόδου χρησιμοποιώντας μια πρόσθετη αντίσταση στο κύκλωμα διαχωριστή αντίστασης.

Στο τέλος θα έλεγα ότι το LM2576 ή το LM2596 είναι ένα από τα πιο εύκολα IC μετατροπέα buck για εργασία και είναι εύκολα διαθέσιμο στο τοπικό κατάστημα ηλεκτρονικών ειδών και στο διαδίκτυο.

Επίσης, αυτό το IC είναι πολύ συγχωρητικό και λειτουργεί με κακές σχεδιασμένες διατάξεις.

Θα συνιστούσα τη χρήση ψύκτρων στο IC για να αυξήσετε τη ζωή τους.

Παρακολουθήστε ολόκληρο το σεμινάριο στο YT

πλήρες σεμινάριο में में youtube