Buck Boost Regler mit xl6009 mit einstellbarer Ausgangsspannung von 3,3 V bis 12 V.

Der Buck-Boost-Regler besteht aus zwei verschiedenen Topologien, wie der Name schon sagt. Er besteht sowohl aus der Buck- als auch der Boost-Topologie. Wir wissen bereits, dass die Buck-Reglertopologie eine niedrigere Ausgangsspannung als die Eingangsspannung liefert, während eine Boost-Reglertopologie eine höhere Ausgangsspannung als die bereitgestellte Eingangsspannung liefert. Mit dem beliebten MC34063 haben wir bereits einen 12-V-5-V-Abwärtswandler und einen 3,7-V-5-V-Aufwärtswandler gebaut. Manchmal benötigen wir jedoch eine Schaltung, die sowohl als Buck- als auch als Boost-Regler fungieren kann.

Wenn Ihr Gerät beispielsweise mit einer Lithiumbatterie betrieben wird, liegt der Eingangsspannungsbereich zwischen 3,6 V und 4,2 V. Wenn dieses Gerät zwei Betriebsspannungen von 3,3 V und 5 V benötigt. Dann müssen Sie einen Buck-Boost-Regler entwerfen, der die Spannung dieser Lithiumbatterie auf 3,3 V und 5 V regelt. In diesem Tutorial lernen wir, wie man einen einfachen Buck-Boost-Regler baut und ihn auf einem Steckbrett testet, um das Bauen zu vereinfachen. Dieser Regler ist für die Arbeit mit einer 9-V-Batterie ausgelegt und kann eine breite Ausgangsspannung von 3,3 V bis 12 V bei einem maximalen Ausgangsstrom von 4 A liefern.

Erforderliche Komponenten

1. Xl6009
2. 10k voreingestellt
3. 33uH Induktor - 2St
4. 1n4007 - 2St
5. SR160 - 1 Stück (für max. 800 mA Leistung)
6. 10uH Induktor
7. 100uF Kondensator
8. 1000uF Kondensator -2St
9. 1uF Keramik- oder Polyesterfilmkondensator
10. 9V Stromquelle (Batterie oder Adapter)
11. Steckbrett
12. Drähte für Steckbrett.

XL6009 Buck-Boost-Regler-IC

Es gibt viele Möglichkeiten, eine Buck-Boost-Schaltung zu erstellen. Für dieses Tutorial verwenden wir den berühmten XL6009 DC / DC-Wandler-IC. Wir haben diesen IC aufgrund seiner einfachen Verfügbarkeit und seiner anfängerfreundlichen Art ausgewählt. Sie können auch den Artikel über die Auswahl des Schaltregler-IC lesen, um sich bei der Auswahl anderer Regler für Ihre Schaltkonstruktionen zu unterstützen.

Hauptbestandteil ist der Schaltregler XL6009. Die Pinbelegung des XL6009 und die technischen Daten sind in der folgenden Abbildung dargestellt.

Die Metalllasche ist intern mit dem Schaltstift des XL6009-Treibers verbunden. Die Pin-Beschreibung ist auch in der obigen Tabelle angegeben. Die wichtigen technischen Daten des XL6009 IC sind unten angegeben

Eigenschaften

• Breiter Eingangsspannungsbereich von 5 V bis 32 V.
• Positive oder negative Ausgangsspannungsprogrammierung mit einem einzigen Rückkopplungsstift
• Die Steuerung des aktuellen Modus bietet ein hervorragendes Einschwingverhalten
• Einstellbare 1,25-V-Referenzversion
• Feste Schaltfrequenz von 400 kHz
• Maximaler 4A-Schaltstrom
• SW PIN Eingebauter Überspannungsschutz
• Hervorragende Leitungs- und Lastregelung
• DE PIN TTL-Abschaltfunktion
• Interner Leistungsoptimierungs-MOSFET
• Hoher Wirkungsgrad von bis zu 94%
• Eingebaute Frequenzkompensation
• Eingebaute Softstart-Funktion
• Eingebaute thermische Abschaltfunktion
• Eingebaute Strombegrenzungsfunktion
• Erhältlich im TO263-5L-Paket

Die obige Spezifikationstabelle zeigt, dass die minimale Eingangsspannung dieses Treiber-IC 5 V und die maximale 32 Volt beträgt. Da die Schaltfrequenz 400 kHz beträgt, eröffnet sich auch die Möglichkeit, kleinere Induktivitäten für Schaltzwecke zu verwenden. Außerdem unterstützt der Treiber-IC einen maximalen Ausgangsstrom von 4 A, was sich hervorragend für viele Anwendungen mit hohem Nennstrom eignet.

Buck-Boost-Wandlerschaltung mit XL6009

Das vollständige Schaltbild des Buck-Boost- Wandlers ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Bei jedem Schaltregler sind der Induktor und der Kondensator die Hauptkomponenten. Die Position des Induktors und des Kondensators in der Schaltung ist sehr wichtig, um die Last während des Ein- und Ausschaltens mit der erforderlichen Leistung zu versorgen. In diesem Fall werden zwei Induktivitäten (l1 und L4) verwendet, die die Buck- und Boost-Funktion in diesem Schaltkreis einzeln unterstützen. Der 33uH-Induktor, der L1 ist, ist der Induktor, der für den Buck-Betriebsmodus verantwortlich ist, während der Induktor L2 für den Boost-Modus-Induktor verwendet wird. Hier habe ich meinen eigenen Induktor mit einem Ferritkern und emailliertem Kupferdraht gewickelt. Wenn Sie noch keine Erfahrung mit der Herstellung Ihres eigenen Induktors haben, können Sie in diesem Artikel die Grundlagen des Designs von Induktor und Induktorspule lesen, um loszulegen. Sobald Sie Ihren Induktor gebaut haben,Sie können den Wert mit einem LCD-Messgerät überprüfen. Wenn Sie kein LCR-Messgerät haben, können Sie mit Ihrem Oszilloskop den Induktorwert mithilfe der Resonanzfrequenzmethode ermitteln.

Die Eingangskondensatoren C1 und C2 werden verwendet, um Transienten und Welligkeiten von der externen Batterie oder der Stromquelle zu filtern. Der Kondensator C3, 1uF, 100V wird zum Isolieren dieser beiden Induktivitäten verwendet. Es gibt eine Schottky-Diode SR160, eine 60-V-Diode mit einem Ampere, die zum Umwandeln des Schaltfrequenzzyklus in einen Gleichstrom verwendet wird, und den Kondensator 1000uF. 35 V ist der Filterkondensator, der zum Filtern des Ausgangs von der Diode verwendet wird.

Da die Rückkopplungsschwellenspannung 1,25 V beträgt, kann der Spannungsteiler gemäß dieser Rückkopplungsspannung zur Konfiguration des tatsächlichen Ausgangs eingestellt werden. Für unsere Schaltung haben wir einen Topf (R1) und einen Widerstand (R2) verwendet, um die Rückkopplungsspannung bereitzustellen.

R1 ist ein variabler Widerstand, der zum Einstellen der Ausgangsspannung verwendet wird. R1 und R2 bilden einen Spannungsteiler, der dem Treiber-IC XL6009 eine Rückmeldung gibt. Der 10uH-Induktor L4 und der 100uF-Kondensator C3 werden als LC-Filter verwendet.

Aufbau und Arbeitsweise des Buck-Boost-Wandlers

Mit Ausnahme des Induktors sollten alle Komponenten leicht verfügbar sein. Der XL6009 IC ist nicht Steckbrett-freundlich. Daher habe ich die gepunktete Platine verwendet, um die Stifte des XL6009 wie unten gezeigt mit den männlichen Stiftleisten zu verbinden.

Bauen Sie den Induktor wie zuvor beschrieben und erstellen Sie Ihre Schaltung. Ich habe ein Steckbrett verwendet, um die Sache zu vereinfachen, aber ein Perf-Board wird empfohlen. Als ich fertig war, sah meine Schaltung auf dem Steckbrett so aus.

Wenn die Eingangsspannung höher als die eingestellte Ausgangsspannung ist, wird der Induktor aufgeladen und widersteht Änderungen im Strompfad. Wenn der Schalter ausgeschaltet wird, liefert die Induktivität den geladenen Strom über den Kondensator C3 und wird schließlich durch die Schottky-Diode bzw. den Kondensator C4 gleichgerichtet und geglättet. Der Treiber überprüft die Ausgangsspannung durch den Spannungsteiler und überspringt den Schaltzyklus, um die Ausgangsspannung gemäß dem Ausgang der Rückkopplungsschaltung zu synchronisieren.

Das gleiche passiert im Boost-Modus, wenn die Eingangsspannung kleiner als die Ausgangsspannung ist und der Induktor L2 aufgeladen wird und den Laststrom während des Ausschaltzustands liefert.

Testen der XL6009 Buck-Boost-Wandlerschaltung

Die Schaltung wird in einem Steckbrett getestet. Beachten Sie, dass wir die Schaltung nur zu Testzwecken auf einem Steckbrett aufgebaut haben und Sie Ihre Schaltung auf dem Steckbrett nicht länger als 1,5 A laden dürfen. Für Anwendungen mit höherem Strom wird dringend empfohlen, Ihre Schaltung auf eine Perf-Platine zu löten.

Um die Schaltung mit Strom zu versorgen, können Sie eine 9-V-Batterie verwenden, aber ich habe mein Tischnetzteil verwendet, das auf 9 V eingestellt ist.

Die Ausgangsspannung kann mit dem Potentiometer von 3,3 V bis 12 V eingestellt werden. Technisch kann die Schaltung für einen hohen Ausgangsstrom von bis zu 4A ausgelegt werden. Aufgrund der Begrenzung der Ausgangsdiode wird die Schaltung jedoch nicht unter Volllast getestet. Die Ausgangslast ist auf einen anständigen Wert von ungefähr 700-800 mA Strom eingestellt. Sie können die Ausgangsdiode bei Bedarf ändern, um den Ausgangsstrom zu erhöhen.

Um unseren Stromversorgungskreis zu testen, haben wir ein Multimeter verwendet, um die Ausgangsspannung zu überwachen, und für die Last haben wir die elektronische Gleichstromlast verwendet, ähnlich wie wir sie zuvor gebaut haben. Wenn Sie keine elektronische Last haben, können Sie eine beliebige Last Ihrer Wahl verwenden und den Strom mit einem Multimeter überwachen. Das vollständige Testvideo finden Sie unten auf dieser Seite.

Es ist auch zu bemerken, dass die Ausgangsspannung in einem Bereich von +/- 5% etwas schwankt. Dies ist auf den hohen DCR-Wert der Induktivitäten und die Nichtverfügbarkeit des Kühlkörpers im XL6009 zurückzuführen. Ein ausreichender Kühlkörper und geeignete Komponenten können für eine stabile Leistung nützlich sein. Insgesamt arbeitet die Schaltung recht betriebsbereit und die Leistung ist zufriedenstellend. Wenn Sie Fragen haben, lassen Sie diese im Kommentarbereich. Sie können unsere Foren auch für andere technische Fragen verwenden.