Hier zien we hier eerst het circuit met LM5164, dan gaan we stap voor stap onderdelen kiezen zoals inductor, condensator, weerstanden en ten slotte praten we over PCB -lay -out en probleemoplossing. Oké, laten we beginnen.
Wat we krijgen met LM5164
Deze LM5164 -chip is super handig omdat het 15V tot 100V -ingang kan kosten en we kunnen de uitgangsspanning instellen van 1,225V naar wat we willen (onder VIN). Maar hier hebben we het ingesteld op 12V 1A. Nu enkele goede dingen over deze chip:
Werkt van 15V tot 100V zo erg flexibel.
We kunnen de uitvoer aanpassen met twee weerstanden.
Geeft 1A actueel, goed genoeg voor veel dingen.
Heeft een laag IQ dus verspilt niet veel vermogen.
Gebruikt constant-on-time (COT) -regeling, wat betekent dat een snelle respons op laadwijzigingen.
Heeft MOSFET's binnen dus geen behoefte aan externe diodes.
Dus deze chip is behoorlijk netjes als we een hoge spanningsingang willen, maar een veilige 12V -uitgang nodig hebben.
Wat dit circuit heeft
Wanneer we deze LM5164 gebruiken, verbinden we deze niet alleen direct, we hebben andere onderdelen nodig om het goed te laten werken. Hier is wat we plaatsen:
Lo (inductor) → Dit deel slaat energie op en helpt bij het soepel van werk om te schakelen.
CIN (invoercondensator) → Dit stabiliseert de ingangsspanning zodat LM5164 geen plotselinge spanningsdipen ziet.
Cout (uitgangscondensator) → Dit vermindert rimpel, dus we worden schoon 12V DC.
RFB1, RFB2 (feedbackweerstanden) → Deze uitgangsspanning instellen.
CBST (bootstrap-condensator) → Dit helpt de hoog-zij-MOSFET goed te werken.
RA, CA, CB (Compensation Network) → Deze zijn nodig om het circuit stabiel te houden.
Als we verkeerde waarden kiezen, krijgen we een slechte uitvoer - ofwel spanningssprongen, hoge rimpel, of het begint niet eens. Dus we berekenen alles goed.
Hoe we de uitgangsspanning instellen
Nu heeft LM5164 een feedbackpen (FB) en we verbinden RFB1 en RFB2 daar om de uitgangsspanning in te stellen. De formule is:
Vout = 1.225V * (1 + rfb1 / rfb2)
We repareren RFB2 = 49,9kΩ (goede waarde uit datasheet), nu berekenen we RFB1 voor 12V -uitvoer:
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
OK maar 439KΩ is niet standaard, dus we gebruiken 453kΩ die dichtbij genoeg is.
Hoe snel dit circuit schakelt
Deze buck -converter werkt door te schakelen, dus we moeten de schakelsnelheid instellen. De tijd dat het blijft (ton) is:
Ton = vout / (vin * fsw)
We nemen VOUT = 12V, VIN = 100V, FSW = 300 kHz dus:
Ton = 12V / (100V * 300000)
Toon = 400ns
Nu is de off-time (toff):
Toff = ton * (wijn / vout - 1)
Waarden vervangen:
TOFF = 400NS * (100V / 12V - 1)
Toff = 400ns * 7.33
Toff = 2,93 µs
De duty cycle (d) is:
D = vout / wijn
D = 12V / 100V
D = 0,12 (12%)
Dus de MOSFET is gestegen voor 12% tijd en uit voor 88% tijd.
Componenten kiezen
Inductor (LO)
We vinden dit gebruikt:
Lo = (vinmax - vout) * d / (ΔIl * fsw)
We nemen ΔIL = 0,4a,
LO = (100V - 12V) * 0.12 / (0.4A * 300000)
LO = 68µH
Dus we gebruiken een 68 µh -inductor.
Uitvoercondensator (Cout)
We hebben Cout nodig om Ripple te verminderen:
Cout = (ioout * d) / (ΔVout * fsw)
Voor Δvout = 50mV,
Cout = 8µF
Maar beter om 47 µF te gebruiken om veilig te zijn.
Input -condensator (CIN)
Voor cin gebruiken we:
Cin = (Iout * d) / (ΔVin * fsw)
Voor Δvin = 5V,
Eten = 2,2 μy
Bootstrap -condensator (CBST)
We nemen gewoon 2.2NF uit de aanbeveling van de gegevensblad.
Efficiëntie controleren
Efficiëntie (η) is:
H = (pout / pin) * 100%
Pout = vout * out = 12w
Voor 80% efficiëntie,
Pin = 12W / 0.80 = 15W
Invoerstroom:
Iin = pin / vin
Iin = 15W / 100V
Iin = 0,15a
PCB -lay -out, super belangrijk!
Als nu PCB -lay -out slecht is, krijgen we hoge ruis, slechte prestaties of zelfs falen. Dus:
Maak sporen met een hoog stroom kort en breed.
Plaats condensatoren dicht bij de chip.
Gebruik een grondvlak om geluid te verminderen.
Voeg thermische vias toe onder de LM5164 om te helpen afkoelen.
Problemen testen en op te lossen
Begin met lage ingangsspanning (15V).
Controleer of we 12V -uitvoer krijgen.
Gebruik een oscilloscoop om de schakelgolfvorm te zien.
