- Componentes requeridos
- Regulador Buck-Boost XL6009 IC
- Caracteristicas
- Circuito convertidor Buck-Boost con XL6009
- Construcción y funcionamiento del convertidor Buck-Boost
- Prueba del circuito convertidor Buck-Boost XL6009
El regulador Buck-Boost se fabrica utilizando dos topologías diferentes, como su nombre indica, consta de topología buck y boost. Ya sabemos que la topología de regulador reductor proporciona una menor magnitud de voltaje de salida que el voltaje de entrada, mientras que una topología de regulador de refuerzo proporciona una magnitud mayor de voltaje de salida que el voltaje de entrada proporcionado. Ya hemos construido un convertidor Buck de 12V a 5V y un circuito convertidor Boost de 3.7V a 5V utilizando el popular MC34063. Pero a veces, es posible que necesitemos un circuito que pueda funcionar como regulador y regulador de impulso.
Digamos, por ejemplo, que si su dispositivo se alimenta con una batería de litio, entonces el rango de voltaje de entrada estará entre 3.6V y 4.2V. Si este dispositivo necesita dos voltaje de funcionamiento 3.3V y 5V. Luego, debe diseñar un regulador reductor que regule el voltaje de esta batería de litio en 3.3V y 5V. Entonces, en este tutorial, aprenderemos cómo construir un regulador simple y probarlo en una placa de pruebas para facilitar la construcción. Este regulador está diseñado para funcionar con una batería de 9V y puede proporcionar un amplio voltaje de salida que va desde 3.3V a 12V con una corriente de salida máxima de 4A.
Componentes requeridos
- Xl6009
- 10k preestablecido
- Inductor 33uH - 2 piezas
- 1n4007 - 2 piezas
- SR160 - 1pc (para salida máxima de 800mA)
- Inductor 10uH
- Condensador 100uF
- Condensador 1000uF -2 piezas
- Condensador de película de poliéster o cerámica de 1uF
- Fuente de alimentación de 9 V (batería o adaptador)
- Tablero de circuitos
- Alambres para protoboard.
Regulador Buck-Boost XL6009 IC
Hay muchas formas de construir un circuito buck-boost, por el bien de este tutorial, usaremos el famoso convertidor de CC / CC XL6009 IC. Hemos seleccionado este IC por su facilidad de disponibilidad y su naturaleza amigable para principiantes. También puede consultar el artículo sobre cómo seleccionar el IC del regulador de conmutación para ayudarlo con la selección de otros reguladores para sus diseños de conmutación.
El componente principal es el regulador de conmutación XL6009. El pinout de XL6009 y las especificaciones se muestran en la siguiente imagen.
La lengüeta de metal está conectada internamente con el pin de conmutación del controlador ic XL6009. La descripción del pin también se da en la tabla anterior. Las especificaciones técnicas importantes de XL6009 IC se dan a continuación
Caracteristicas
- Amplio rango de voltaje de entrada de 5 V a 32 V
- Programación de voltaje de salida positivo o negativo con un solo pin de retroalimentación
- El control de modo actual proporciona una excelente respuesta transitoria
- Versión ajustable de referencia de 1,25 V
- Frecuencia de conmutación fija de 400 KHz
- Corriente de conmutación máxima de 4 A
- Protección contra sobretensión incorporada SW PIN
- Excelente regulación de línea y carga
- Capacidad de apagado EN PIN TTL
- MOSFET de optimización de potencia interna
- Alta eficiencia de hasta 94%
- Compensación de frecuencia incorporada
- Función de arranque suave incorporada
- Función de apagado térmico incorporada
- Función de límite de corriente incorporada
- Disponible en paquete TO263-5L
La tabla de especificaciones anterior muestra que el voltaje de entrada mínimo de este controlador IC es de 5 V y el máximo es de 32 voltios. Además, como la frecuencia de conmutación es de 400 kHz, abre posibilidades para utilizar inductores más pequeños para fines relacionados con la conmutación. Además, el controlador IC admite un máximo de corriente de salida de 4 A, lo que es excelente para cubrir muchas aplicaciones relacionadas con la corriente nominal alta.
Circuito convertidor Buck-Boost con XL6009
El diagrama completo del circuito del convertidor reductor-elevador se muestra en la siguiente imagen.
Para cualquier regulador de conmutación, el inductor y el condensador son los componentes principales. La posición del inductor y el condensador en el circuito es muy esencial para proporcionar la potencia requerida a la carga durante la condición de encendido y apagado. En este caso, se utilizan dos inductores (l1 y L4) que admitirán la función de reducción y refuerzo individualmente en este circuito de conmutación. El inductor 33uH que es L1, es el inductor que es responsable del modo de operación Buck, mientras que el inductor L2 se usa para el inductor del modo Boost. Aquí he enrollado mi propio inductor usando un núcleo de ferrita y alambre de cobre esmaltado. Si es nuevo en la fabricación de su propio inductor, puede consultar este artículo sobre los conceptos básicos del inductor y el diseño de la bobina del inductor para comenzar. Una vez que haya construido su inductor,puede verificar su valor usando un medidor LCD o si no tiene un medidor LCR, puede usar su osciloscopio para encontrar el valor del inductor usando el método de frecuencia resonante.
Los condensadores de entrada, C1 y C2 se utilizan para filtrar los transitorios y la ondulación de la batería externa o la fuente de alimentación. El condensador C3, 1uF, 100V se utiliza para aislar estos dos inductores. Hay un diodo Schottky SR160 que es un diodo de un amperio, 60 V que se usa para convertir el ciclo de frecuencia de conmutación en CC y el condensador de 1000 uF, 35 V es el condensador de filtro que se usa para filtrar la salida del diodo.
Como el voltaje del umbral de retroalimentación es de 1,25 V, el divisor de voltaje se puede configurar de acuerdo con este voltaje de retroalimentación para configurar la salida real. Para nuestro circuito, hemos usado una olla (R1) y una resistencia (R2) para proporcionar el voltaje de retroalimentación.
R1 es una resistencia variable que se utiliza para configurar el voltaje de salida. El R1 y el R2 forman un divisor de voltaje que proporciona retroalimentación al controlador IC XL6009. El inductor L4 de 10uH y el condensador C3 de 100uF se utilizan como filtro LC.
Construcción y funcionamiento del convertidor Buck-Boost
Aparte del inductor, todos los componentes deben estar disponibles fácilmente. El XL6009 IC no es compatible con la placa de pruebas. Por lo tanto, he usado la placa de puntos para conectar los pines del XL6009 a los pines del cabezal macho como se muestra a continuación.
Construya el inductor como se discutió anteriormente y cree su circuito. He usado una placa de pruebas para facilitar las cosas, pero se recomienda una placa de perforación. Una vez completado, mi circuito en la placa se ve así.
Cuando el voltaje de entrada es más alto que el voltaje de salida establecido, el inductor se carga y resiste cualquier cambio en la ruta de la corriente. Cuando el interruptor se apaga, el inductor proporciona la corriente cargada a través del capacitor C3 y finalmente rectificada y suavizada por el diodo Schottky y el capacitor C4 respectivamente. El controlador verifica el voltaje de salida mediante el divisor de voltaje y omite el ciclo de conmutación para sincronizar el voltaje de salida según la salida del circuito de retroalimentación.
Lo mismo ocurre durante el modo boost cuando el voltaje de entrada es menor que el voltaje de salida y el inductor L2 se carga y proporciona la corriente de carga durante la condición de apagado.
Prueba del circuito convertidor Buck-Boost XL6009
El circuito se prueba en una placa de pruebas. Tenga en cuenta que hemos construido el circuito en la placa de pruebas solo para fines de prueba y no se supone que debe cargar su circuito por más de 1,5 A cuando está en la placa de pruebas. Para aplicaciones de corriente más alta, se recomienda encarecidamente soldar su circuito en una placa perf.
Para alimentar el circuito, puede usar una batería de 9 V, pero yo he usado mi fuente de alimentación de banco, que está configurada en 9 V.
El voltaje de salida se puede configurar de 3.3V a 12V usando el potenciómetro. Técnicamente, el circuito se puede diseñar para una corriente de salida alta de hasta 4A. Pero, debido a la limitación del diodo de salida, el circuito no se prueba a plena carga. La carga de salida se establece en un valor decente de aproximadamente 700-800 mA de corriente. Puede cambiar el diodo de salida para aumentar la corriente de salida si es necesario.
Para probar nuestro circuito de suministro de energía, hemos usado un multímetro para monitorear el voltaje de salida y para la carga, hemos usado la carga electrónica de CC algo similar a lo que construimos anteriormente. Si no tiene una carga electrónica, puede usar cualquier carga de su elección y monitorear la corriente usando un multímetro. El video de prueba completo se encuentra al final de esta página.
También se observa que el voltaje de salida fluctúa un poco en un margen de +/- 5%. Esto se debe al alto valor DCR de los inductores y a la falta de disponibilidad del disipador de calor en el XL6009. El disipador de calor adecuado y los componentes adecuados pueden ser útiles para una salida estable. En general, el circuito está funcionando bastante bien y el rendimiento es satisfactorio. Si tiene alguna pregunta, déjela en la sección de comentarios, también puede utilizar nuestros foros para otras preguntas técnicas.