ตอนนี้ที่นี่ก่อนอื่นเราจะเห็นวงจรด้วย LM5164 จากนั้นเราไปทีละขั้นตอนการเลือกชิ้นส่วนเช่นตัวเหนี่ยวนำตัวเก็บประจุตัวต้านทานและในที่สุดเราก็พูดถึงเค้าโครง PCB และการแก้ไขปัญหา ตกลงมาเริ่มกันเถอะ
สิ่งที่เราได้รับจาก LM5164
ชิป LM5164 นี้มีประโยชน์มากเพราะสามารถใช้อินพุต 15V ถึง 100V และเราสามารถตั้งค่าแรงดันเอาต์พุตจาก 1.225V เป็นสิ่งที่เราต้องการ (ต่ำกว่า VIN) แต่ที่นี่เราตั้งไว้ที่ 12V 1A ตอนนี้บางสิ่งที่ดีเกี่ยวกับชิปนี้:
ทำงานตั้งแต่ 15V ถึง 100V ยืดหยุ่นมาก
เราสามารถปรับเอาท์พุทโดยใช้ตัวต้านทานสองตัว
ให้ 1a ปัจจุบันดีพอสำหรับหลาย ๆ สิ่ง
มีไอคิวต่ำดังนั้นจึงไม่ต้องเสียพลังงานมากนัก
ใช้การควบคุมค่าคงที่ (COT) หมายถึงการตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อการเปลี่ยนแปลงการโหลด
มี mosfets อยู่ภายในดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้ไดโอดภายนอก
ดังนั้นชิปนี้ค่อนข้างเรียบร้อยเมื่อเราต้องการอินพุตแรงดันไฟฟ้าสูง แต่ต้องการเอาต์พุต 12V ที่ปลอดภัย
วงจรนี้มีอะไรบ้าง
ตอนนี้เมื่อเราใช้ LM5164 นี้เราไม่เพียง แต่เชื่อมต่อโดยตรงเราต้องการชิ้นส่วนอื่น ๆ เพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง นี่คือสิ่งที่เราใส่:
LO (inductor) →ส่วนนี้เก็บพลังงานและช่วยเปลี่ยนการทำงานได้อย่างราบรื่น
CIN (ตัวเก็บประจุอินพุต) →นี้ทำให้แรงดันไฟฟ้าอินพุตมีความเสถียรเพื่อให้ LM5164 ไม่เห็นแรงดันไฟฟ้าลดลงอย่างฉับพลัน
Cout (ตัวเก็บประจุเอาท์พุท) →สิ่งนี้จะช่วยลดระลอกคลื่นดังนั้นเราจึงได้รับการทำความสะอาด 12V DC
RFB1, RFB2 (ตัวต้านทานข้อเสนอแนะ) →แรงดันไฟฟ้าออกเหล่านี้
CBST (ตัวเก็บประจุ bootstrap) →สิ่งนี้ช่วยให้ MOSFET ด้านสูงทำงานได้อย่างถูกต้อง
RA, CA, CB (เครือข่ายการชดเชย) →สิ่งเหล่านี้จำเป็นเพื่อให้วงจรมีเสถียรภาพ
หากเราเลือกค่าที่ไม่ถูกต้องเราจะได้รับผลลัพธ์ที่ไม่ดี - ไม่ว่าจะเป็นการกระโดดแรงดันไฟฟ้ากระเพื่อมสูงหรือจะไม่เริ่ม ดังนั้นเราคำนวณทุกอย่างอย่างถูกต้อง
วิธีที่เราตั้งค่าแรงดันเอาต์พุต
ตอนนี้ LM5164 มีข้อเสนอแนะ PIN (FB) และเราเชื่อมต่อ RFB1 และ RFB2 ที่นั่นเพื่อตั้งค่าแรงดันเอาต์พุต สูตรคือ:
VOUT = 1.225V * (1 + RFB1 / RFB2)
เราแก้ไข RFB2 = 49.9KΩ (มูลค่าที่ดีจากแผ่นข้อมูล) ตอนนี้เราคำนวณ RFB1 สำหรับเอาต์พุต 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
ตกลง แต่439KΩไม่ใช่มาตรฐานดังนั้นเราจึงใช้453KΩซึ่งใกล้พอ
วงจรนี้สลับเร็วแค่ไหน
ตัวแปลงบั๊กนี้ใช้งานได้โดยการสลับดังนั้นเราต้องตั้งค่าความเร็วในการสลับ เวลาที่ยังคงอยู่ (ตัน) คือ:
ton = vout / (vin * fsw)
เราใช้ vout = 12v, vin = 100v, fsw = 300khz ดังนั้น:
TON = 12V / (100V * 300000)
โทน = 400ns
ตอนนี้นอกเวลา (toff) คือ:
toff = ton * (ไวน์ / vout - 1)
ค่าทดแทน:
toff = 400ns * (100V / 12V - 1)
toff = 400ns * 7.33
toff = 2.93µs
รอบการทำงาน (d) คือ:
d = vout / ไวน์
d = 12V / 100V
d = 0.12 (12%)
ดังนั้น MOSFET จึงเปิดใช้เวลา 12% และปิดเป็นเวลา 88%
การเลือกส่วนประกอบ
ตัวเหนี่ยวนำ (LO)
เราพบว่าใช้สิ่งนี้:
lo = (vinmax - vout) * d / (Δil * fsw)
เราใช้Δil = 0.4a
LO = (100V - 12V) * 0.12 / (0.4A * 300000)
lo = 68µh
ดังนั้นเราจึงใช้ตัวเหนี่ยวนำ 68µh
ตัวเก็บประจุเอาท์พุท (Cout)
เราต้องการ Cout เพื่อลดระลอกคลื่น:
cout = (iout * d) / (ΔVOUT * FSW)
สำหรับΔVOUT = 50MV
cout = 8µf
แต่ดีกว่าที่จะใช้ 47µF เพื่อความปลอดภัย
ตัวเก็บประจุอินพุต (CIN)
สำหรับ CIN ที่เราใช้:
cin = (iout * d) / (Δvin * fsw)
สำหรับΔvin = 5V
การกิน = 2.2μ y
ตัวเก็บประจุ Bootstrap (CBST)
เราเพิ่งใช้เวลา 2.2NF จากคำแนะนำแผ่นข้อมูล
การตรวจสอบประสิทธิภาพ
ประสิทธิภาพ (η) คือ:
h = (pout / pin) * 100%
pout = vout * iout = 12w
เพื่อประสิทธิภาพ 80%
PIN = 12W / 0.80 = 15W
อินพุตปัจจุบัน:
iin = pin / vin
iin = 15W / 100V
iin = 0.15a
เค้าโครง PCB สำคัญสุด ๆ !
ตอนนี้ถ้าเค้าโครง PCB ไม่ดีเราจะได้รับเสียงรบกวนสูงประสิทธิภาพที่ไม่ดีหรือแม้กระทั่งความล้มเหลว ดังนั้น:
ทำให้ร่องรอยปัจจุบันสั้นและกว้าง
วางตัวเก็บประจุใกล้กับชิป
ใช้ระนาบพื้นเพื่อลดเสียงรบกวน
เพิ่ม Vias ความร้อนภายใต้ LM5164 เพื่อช่วยระบายความร้อน
การทดสอบและแก้ไขปัญหา
เริ่มต้นด้วยแรงดันไฟฟ้าอินพุตต่ำ (15V)
ตรวจสอบว่าเราได้รับเอาต์พุต 12V หรือไม่
ใช้ออสซิลโลสโคปเพื่อดูรูปคลื่นการสลับ
