Ví dụ thiết kế bộ nguồn Buck

Thiết kế này có đầu vào 7V đến 25V với bộ nguồn buck đầu ra 5V và 1,5A sử dụng bộ điều khiển LT1376-5. LT1376-5 là bộ điều chỉnh nguồn buck có tần số cố định là 500 kHz. Phần tử chuyển mạch nằm bên trong bộ điều khiển do đó số linh kiện thấp hơn. Công tắc bên trong có thể xử lý dòng điện 1.5A. Bộ điều khiển có thể được sử dụng với nhiều loại điện áp đầu vào từ 6V đến 25V. Đầu ra được cố định thành 5V. Ngoài ra còn có một biến thể có thể điều chỉnh sẽ được thảo luận trong một bài báo khác. Ví dụ thiết kế này đang tập trung vào đầu vào 7V đến 25V với bộ nguồn buck đầu ra 5V và 1.5A.

Bộ điều khiển này sử dụng tần số chuyển mạch cao để kích thước cuộn cảm và tụ điện đầu ra nhỏ hơn có thể. Nó sử dụng cơ chế điều khiển chế độ hiện tại để đáp ứng nhanh hơn và tốt hơn, đồng thời có độ ổn định vòng phản hồi tốt.

1. Thông số kỹ thuật thiết kế

Vin: 7V đến 25V

Vout: 5V cố định

Iout_max: 1.5A

Điện áp gợn sóng đầu ra: 1% điện áp đầu ra (đỉnh đến đỉnh)

2. Sơ đồ mạch

Dưới đây là sơ đồ mạch của thiết kế này. Đối với C1, giá trị được khuyến nghị là 0,1uF. Đối với C2, giá trị khuyến nghị là 3,3nF. Chúng tôi có thể sử dụng 33uF cho Cin làm giá trị bắt đầu và chỉ cắt bớt trong thiết kế thực tế của bạn nếu phản hồi không hoàn hảo cho nhu cầu của bạn. Bạn có thể sử dụng một diode có định mức hiện tại ít nhất là 200mA cho D1, ví dụ như 1N914. Chúng tôi sẽ chọn L1, D2 và Cout dựa trên kết quả tính toán và cũng kiểm tra ứng suất trên bộ điều khiển.

3. Tính toán cho chu kỳ nhiệm vụ

Chúng tôi sẽ tính toán chu kỳ nhiệm vụ cho đầu vào 7V và 25V.

Phương trình 2

4. Tần suất và Chu kỳ

Bộ điều khiển LT1376-5 có tần số chuyển mạch 500 kHz cố định. Khoảng thời gian tương ứng là 2µsec.

5. Tính toán cuộn cảm tối thiểu

Để tính độ tự cảm tối thiểu, dòng điện gợn sóng của cuộn cảm phải được khai báo. Một quy tắc chung cho dòng điện gợn sóng là 20-40% dòng tải. Nếu bạn muốn một gợn sóng rất nhỏ, bạn phải đặt nó càng thấp càng tốt. Hãy để chúng tôi sử dụng ở đây chỉ 20%.

Tính toán giá trị điện cảm sử dụng đầu vào 7V

Tính toán giá trị điện cảm sử dụng đầu vào 25V

Điện cảm tối thiểu được tính toán ở đầu vào 25V sẽ được sử dụng. Nếu chúng ta sẽ chọn giá trị được tính toán bằng cách sử dụng đầu vào 7V, độ gợn sóng ở đầu vào 25V là cao.

Hãy để chúng tôi sử dụng cuộn cảm giá trị tiêu chuẩn 27µH.

6. Kiểm tra lại dòng điện cuộn cảm bằng cách sử dụng giá trị cuộn cảm đã chọn

Với giá trị điện cảm đã chọn, dòng điện cuộn cảm cực đại đang xảy ra ở điện áp đầu vào lớn nhất.

7. Tính toán dòng điện cao nhất

Chúng tôi sẽ tính toán dòng điện cực đại của công tắc, cuộn cảm và diode. Dòng điện cực đại của chúng giống nhau.

8. Kiểm tra Chế độ hoạt động

Đối với các ứng dụng yêu cầu dòng điện gợn sóng nhỏ hơn, chế độ CCM được áp dụng nhiều hơn. Trong chế độ CCM, dòng điện dẫn không chạm 0 trong bất kỳ chu kỳ chuyển mạch nào. Để biết hoạt động là CCM, giá trị nhỏ nhất của dòng điện dẫn phải trên không.

Dòng điện dẫn tối thiểu trên 0 bằng cách sử dụng điện áp đầu vào tối thiểu và tối đa. Hoạt động thực sự là CCM.

9. Kiểm tra dòng điện Diode

Giá trị DC

Giá trị RMS

10. Chọn một Diode

Dòng điện RMS tối đa của diode chỉ là 1,35A. Chúng tôi sẽ sử dụng ở đây SSC54. Điốt này có dòng điện định mức là 5A và điện áp là 40V. Nhiệt độ tiếp giáp tối đa của nó là 150 ° C.

Công suất tối đa do diode tiêu tán là

Xem xét thiết kế tiếp xúc với nhiệt độ môi trường tối đa 60 ° C, công suất tiêu tán định mức của diode là

Ứng suất nguồn của diode ở nhiệt độ môi trường hoạt động tối đa là

11. Kiểm tra dòng chuyển mạch

Giá trị DC

Giá trị RMS

Từ biểu dữ liệu, giới hạn dòng điện tối thiểu của công tắc là 1,5A cho chu kỳ nhiệm vụ nhỏ hơn 50% trong khi 1,35A cho chu kỳ nhiệm vụ bằng 80%. Vì chu kỳ nhiệm vụ được tính toán tối đa là 71%, chúng tôi sẽ sử dụng 1,35A làm tham chiếu.

Dòng chuyển đổi được tính toán tối đa chỉ là 1.272A, do đó, giới hạn hiện tại sẽ không đạt và bộ nguồn có thể hoạt động bình thường.

12. Kiểm tra dòng điện dẫn

Dòng RMS

Dòng điện một chiều

13. Chọn cuộn cảm

Giá trị độ tự cảm đã chọn ở mục 5 là 27µH. Dòng điện đỉnh được tính toán qua cuộn cảm là 1.648A như được suy ra trong phần 7 trong khi dòng điện RMS tối đa là 1.523A. Từ bảng dưới đây, chúng ta có thể sử dụng 27µH với RMS và đánh giá dòng điện bão hòa là 2A, cho chúng ta khoảng 25% lợi nhuận.

14. Chọn điện dung đầu ra tối thiểu cần thiết

Chúng ta có thể sử dụng 33µF để có thêm lợi nhuận.

15. Sơ đồ cuối cùng với các giá trị

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button