Teknik özellikler
Birçok elektronik cihazın içerisinde voltaj dönüşüm devreleri bulunmaktadır. Cihazların elektrik devrelerinin, evsel veya endüstriyel DC veya AC gerilim şebekeleri veya her tip ve boyuttaki otonom piller ve akümülatörler gibi geleneksel güç kaynaklarından güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlarlar. Tamamlanmış, kullanıma hazır bir cihazın veya geliştirilme aşamasında olan tasarlanmış bir cihazın her bir devresi belirli bir voltaj seviyesine ihtiyaç duyar. Ve bu gerekli seviye bazen birleşik güç kaynaklarının sunduğu çok sayıdaki voltaj standartlarından büyük ölçüde farklı olabilir.
Geniş ürün yelpazesi arasında, gerilim konvertörleri, her seçilen modele özgü çalışma karakteristiklerine sahip, bağımsız modüller kisvesi altında yaygın olarak dağıtılmaktadır. Entegre devrelerle birlikte harici modüller, alternatif veya doğru gerilimi cihaz devresinin ihtiyacı olan seviyeye dönüştürme, yükseltme veya düşürme görevlerini yerine getirmek üzere tasarlanırlar. Dönüştürücü modüllere ayarlanabilir denir çünkü devreleri, çıkıştaki voltaj seviyesini (ve bazılarında akımı) manuel mekanik ayarlama da dahil olmak üzere zorla değiştirme yeteneğini uygular. Bu tür modüllerin en yaygın uygulama alanı cihazların güç kaynağı devrelerinin tasarımı veya değiştirilmesi olup, otomasyon, mikroelektronik, robotik ve diğer alanlarda kullanılmaktadır.
Dönüştürücü modülünün tasarım özellikleri
Bu DC-DC dönüştürücü modülü XLSEMI XL4016E1 kademeli anahtarlama regülatör çipine dayanmaktadır. Dönüştürücü devresi, +3,5V ile +40V arası voltaj ve 8-12A'ya kadar akıma sahip herhangi bir ağ adaptörü, güç kaynağı veya taşınabilir pil güç kaynağından normal şekilde çalışabilecek kapasitededir. XL4016 dönüştürücü, +1,25 ~ +35V aralığında çıkış voltajı üretebilir ve maksimum 280W gücündeki bir yükü besleyebilir. Regülatör mikro devresinin referans voltajı 1,25V olup, bu da çıkışta mevcut voltajın alt eşiğini sınırlar. Modül, voltaj regülasyonu ve akım sınırlaması için iki potansiyometre ile donatılmıştır, bu sayede LED ekipmanları için güçlü bir sürücü olarak başarıyla kullanılabilir.
Kart üzerinde elektronik komponentlerin çift taraflı montajı mevcuttur. XL4016 teknik spesifikasyonundaki tipik uygulama şemasına göre, harici TTL sinyal kontrolü olmaksızın bir araya getirilen güç bölümü elemanları bir tarafta yer almaktadır. Aynı zamanda çift op-amp LM358 üzerindeki akım sınırlayıcı devre ve akım ölçme şöntü karşı tarafa yerleştirilmiştir. Uzun süreli 5 amperlik ve kısa süreli 8 amperlik yüklerde güvenilir bir çalışma sağlamak için XL4016E1 çipi ve çift Schottky diyot STPS2045CT, kartın kenarlarına güvenli bir şekilde sabitlenmiş büyük ısı dağıtıcı radyatörlerle tamamlanıyor. 5A ile 8A arasındaki pik akım tüketim modlarında veya modül 65°C'nin üzerine çıktığında, gelişmiş hava soğutmasının kullanılması önerilir.
XL4016E1 çipinde bulunan step-down konvertör modülünün ayırt edici özelliği, çıkışta son derece düşük seviyede gerilim düşümü olmasıdır. Bağlı yük dikkate alınmaksızın giriş ve çıkış gerilimi arasındaki en küçük fark 0,2 V'tan fazla olmamalıdır. DC-DC dönüştürücü kart devresinde, giriş gerilim kutuplarının yanlış bağlanması sonucu XL4016E1 çipinin zarar görmesini önlemek için herhangi bir koruma devresi bulunmamaktadır. Regülatör mikro devresi aşırı ısınmaya, izin verilen akım şiddetinin aşılmasına ve çıkışta kısa devreye karşı entegre korumaya sahiptir. Devre içi PWM kontrolcüsünü ve MOSFET'i devre dışı bırakan dönüştürücü kilitlemesi, 3,3 V'tan düşük bir giriş voltaj seviyesinde etkindir.
Dönüştürücüyü bağlama ve yapılandırma
Dönüşüm verimliliği
- Model: QSKJ QS-2405CCBD-12A / PW821 / analog
- Tasarım: izole edilmemiş, kademeli, darbeli, asenkron
- Çalışma voltajı
- Giriş: 3,5 ~ 40V, Blokaj: 3,3V'dan az
- Çıkış: 1.25 ~ 35V
- Gerilim kaybı (yüksüz), maks.: 0,2 V
- Yük akımı
- sürekli: 5 A'ya kadar
- kısa vadeli: 8 A'ya kadar (gelişmiş soğutma gerektirir)
- Güç, maks: 280 W
- Regülatör çipi: XL4016E1 XLSEMI
- PWM dönüştürücü frekansı durumları
- çalışma: 180 kHz ± %20 kHz
- kısa devre: 48 kHz
- Dönüşüm verimliliği (COP), maks.: %96
- Kontrol:
- Potansiyometre vidasını çevirerek çıkış voltajını ayarlama
- potansiyometre vidasını çevirerek yük akımı ayarı
- Potansiyometre tur sayısı: 25 ± 3
- Ek fonksiyonlar: Akü şarj aşamalarının LED göstergesi CC/CV
- Şunlara karşı koruma: çıkış kısa devresi, regülatör çipinin aşırı ısınması, giriş voltajının 45V'un üzerinde olması, aşırı akım
- Kontak grubu: vidalı terminaller Ø2 mm
- Montaj delikleri: 4 x Ø3,2 mm
- Çalışma sıcaklığı: -40℃ ~ +85℃
- Boyutlar: 65 x 48 x 23 mm
- Ağırlık: 65 gr
Birçok elektronik cihazın içerisinde voltaj dönüşüm devreleri bulunmaktadır. Cihazların elektrik devrelerinin, evsel veya endüstriyel DC veya AC gerilim şebekeleri veya her tip ve boyuttaki otonom piller ve akümülatörler gibi geleneksel güç kaynaklarından güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlarlar. Tamamlanmış, kullanıma hazır bir cihazın veya geliştirilme aşamasında olan tasarlanmış bir cihazın her bir devresi belirli bir voltaj seviyesine ihtiyaç duyar. Ve bu gerekli seviye bazen birleşik güç kaynaklarının sunduğu çok sayıdaki voltaj standartlarından büyük ölçüde farklı olabilir.
Geniş ürün yelpazesi arasında, gerilim konvertörleri, her seçilen modele özgü çalışma karakteristiklerine sahip, bağımsız modüller kisvesi altında yaygın olarak dağıtılmaktadır. Entegre devrelerle birlikte harici modüller, alternatif veya doğru gerilimi cihaz devresinin ihtiyacı olan seviyeye dönüştürme, yükseltme veya düşürme görevlerini yerine getirmek üzere tasarlanırlar. Dönüştürücü modüllere ayarlanabilir denir çünkü devreleri, çıkıştaki voltaj seviyesini (ve bazılarında akımı) manuel mekanik ayarlama da dahil olmak üzere zorla değiştirme yeteneğini uygular. Bu tür modüllerin en yaygın uygulama alanı cihazların güç kaynağı devrelerinin tasarımı veya değiştirilmesi olup, otomasyon, mikroelektronik, robotik ve diğer alanlarda kullanılmaktadır.
Dönüştürücü modülünün tasarım özellikleri
Bu DC-DC dönüştürücü modülü XLSEMI XL4016E1 kademeli anahtarlama regülatör çipine dayanmaktadır. Dönüştürücü devresi, +3,5V ile +40V arası voltaj ve 8-12A'ya kadar akıma sahip herhangi bir ağ adaptörü, güç kaynağı veya taşınabilir pil güç kaynağından normal şekilde çalışabilecek kapasitededir. XL4016 dönüştürücü, +1,25 ~ +35V aralığında çıkış voltajı üretebilir ve maksimum 280W gücündeki bir yükü besleyebilir. Regülatör mikro devresinin referans voltajı 1,25V olup, bu da çıkışta mevcut voltajın alt eşiğini sınırlar. Modül, voltaj regülasyonu ve akım sınırlaması için iki potansiyometre ile donatılmıştır, bu sayede LED ekipmanları için güçlü bir sürücü olarak başarıyla kullanılabilir.
Kart üzerinde elektronik komponentlerin çift taraflı montajı mevcuttur. XL4016 teknik spesifikasyonundaki tipik uygulama şemasına göre, harici TTL sinyal kontrolü olmaksızın bir araya getirilen güç bölümü elemanları bir tarafta yer almaktadır. Aynı zamanda çift op-amp LM358 üzerindeki akım sınırlayıcı devre ve akım ölçme şöntü karşı tarafa yerleştirilmiştir. Uzun süreli 5 amperlik ve kısa süreli 8 amperlik yüklerde güvenilir bir çalışma sağlamak için XL4016E1 çipi ve çift Schottky diyot STPS2045CT, kartın kenarlarına güvenli bir şekilde sabitlenmiş büyük ısı dağıtıcı radyatörlerle tamamlanıyor. 5A ile 8A arasındaki pik akım tüketim modlarında veya modül 65°C'nin üzerine çıktığında, gelişmiş hava soğutmasının kullanılması önerilir.
XL4016E1 çipinde bulunan step-down konvertör modülünün ayırt edici özelliği, çıkışta son derece düşük seviyede gerilim düşümü olmasıdır. Bağlı yük dikkate alınmaksızın giriş ve çıkış gerilimi arasındaki en küçük fark 0,2 V'tan fazla olmamalıdır. DC-DC dönüştürücü kart devresinde, giriş gerilim kutuplarının yanlış bağlanması sonucu XL4016E1 çipinin zarar görmesini önlemek için herhangi bir koruma devresi bulunmamaktadır. Regülatör mikro devresi aşırı ısınmaya, izin verilen akım şiddetinin aşılmasına ve çıkışta kısa devreye karşı entegre korumaya sahiptir. Devre içi PWM kontrolcüsünü ve MOSFET'i devre dışı bırakan dönüştürücü kilitlemesi, 3,3 V'tan düşük bir giriş voltaj seviyesinde etkindir.
Dönüştürücüyü bağlama ve yapılandırma
Lehimleme telleri veya konnektörleri için özel hazırlanmış giriş/çıkış voltaj alanlarının olmaması, kartın bağlanma yöntemini basitleştirir ve kolaylaştırır. Başlangıç gerilim ve akım kaynağının kontakları IN+/IN- giriş grubunun 2 mm vidalı terminaline sıkıştırılır. Yük devresi OUT+/OUT-'nin karşı tarafına bağlanır.
Regülatör çıkışında gerekli voltajın seçimi, XL4016E mikro devresine daha yakın bulunan giriş voltaj terminalinin karşısında bulunan, atamasız hassas değişken direncin ayar vidasının düzgün bir şekilde döndürülmesiyle gerçekleştirilir. Saat yönünde - gerilim seviyesinde yumuşak bir artış, saat yönünün tersine - azalma. Çıkış voltajlarının tüm aralığını, mümkün olan en düşük değerden en yüksek değere kadar ayarlamak yaklaşık 25 ± 3 tam tur alacaktır. Konvertör çıkışındaki gerilim, herhangi bir 40-50V voltmetre ile OUT grubunun potansiyeli ölçülerek yük bağlamadan ayarlanır.
PW821 dönüştürücü devresi, çift LM358 karşılaştırıcısı ile birleştirilmiş ayrı bir 78L05 sabitleyici ile genişletilmiştir. Dönüştürücü modül yük akımının büyüklüğünü etkileyemez, ancak onu sınırlayabilir. Bu görev, kartın arkasındaki entegre şönt direnci üzerindeki voltaj düşüşünü ölçen LM358 karşılaştırma ünitelerinden birine atanır. Ayarlanan akım sınır değerine ulaşıldığında XL4016 mikro devresi bloke olur, çıkış gerilimi ve akımı düşürülür ve aşırı yük göstergesi yanar.
İkinci karşılaştırıcı blok, dönüştürücünün akü için şarj cihazı görevi görmesi durumunda yük akımının büyüklüğünü belirlemek için kullanılır. Şönt direncinden alınan okumalar akım sınır değeri ile karşılaştırılır ve sabit akım CC / sabit gerilim CV şarj yöntemlerine göre 1 ila 9'a (veya 0,1'e) bölünür. Sonuçlar, yerleşik "Pil şarj oluyor" (kırmızı) ve "Pil şarjı tamamlandı" (yeşil veya mavi) göstergelerinin kontrolünü belirler. Örneğin yük akımı 3 amper ile sınırlandırılmışsa göstergelerin anahtarlama noktası 300 mA olarak ayarlanacaktır.
Pil takımlarının yalnızca dahili kontrol üniteleri ve/veya dengeleme devreleri ile şarj edilmesi şiddetle önerilir. Her akünün nominal gerilimi ve akımı, üretici firmanın önerileri doğrultusunda ayarlanır.
Regülatör çıkışında gerekli voltajın seçimi, XL4016E mikro devresine daha yakın bulunan giriş voltaj terminalinin karşısında bulunan, atamasız hassas değişken direncin ayar vidasının düzgün bir şekilde döndürülmesiyle gerçekleştirilir. Saat yönünde - gerilim seviyesinde yumuşak bir artış, saat yönünün tersine - azalma. Çıkış voltajlarının tüm aralığını, mümkün olan en düşük değerden en yüksek değere kadar ayarlamak yaklaşık 25 ± 3 tam tur alacaktır. Konvertör çıkışındaki gerilim, herhangi bir 40-50V voltmetre ile OUT grubunun potansiyeli ölçülerek yük bağlamadan ayarlanır.
PW821 dönüştürücü devresi, çift LM358 karşılaştırıcısı ile birleştirilmiş ayrı bir 78L05 sabitleyici ile genişletilmiştir. Dönüştürücü modül yük akımının büyüklüğünü etkileyemez, ancak onu sınırlayabilir. Bu görev, kartın arkasındaki entegre şönt direnci üzerindeki voltaj düşüşünü ölçen LM358 karşılaştırma ünitelerinden birine atanır. Ayarlanan akım sınır değerine ulaşıldığında XL4016 mikro devresi bloke olur, çıkış gerilimi ve akımı düşürülür ve aşırı yük göstergesi yanar.
İkinci karşılaştırıcı blok, dönüştürücünün akü için şarj cihazı görevi görmesi durumunda yük akımının büyüklüğünü belirlemek için kullanılır. Şönt direncinden alınan okumalar akım sınır değeri ile karşılaştırılır ve sabit akım CC / sabit gerilim CV şarj yöntemlerine göre 1 ila 9'a (veya 0,1'e) bölünür. Sonuçlar, yerleşik "Pil şarj oluyor" (kırmızı) ve "Pil şarjı tamamlandı" (yeşil veya mavi) göstergelerinin kontrolünü belirler. Örneğin yük akımı 3 amper ile sınırlandırılmışsa göstergelerin anahtarlama noktası 300 mA olarak ayarlanacaktır.
Pil takımlarının yalnızca dahili kontrol üniteleri ve/veya dengeleme devreleri ile şarj edilmesi şiddetle önerilir. Her akünün nominal gerilimi ve akımı, üretici firmanın önerileri doğrultusunda ayarlanır.
[td]
Uyarı!
Şarj edilebilir pilin çalışma parametrelerine uyulmaması, pil üreticisi tarafından belirlenen voltaj ve akım değerlerinin aşılması yangın tehlikesine yol açabilir.
[/td]Şarj edilebilir pilin çalışma parametrelerine uyulmaması, pil üreticisi tarafından belirlenen voltaj ve akım değerlerinin aşılması yangın tehlikesine yol açabilir.
XL4016E1'in güç dönüşüm verimliliği %96 gibi yüksek bir orana ulaşıyor. Verimlilik karakteristiği sabit değildir, değeri doğrudan konvertörün çalışma parametrelerine bağlıdır, yüzde olarak ifade edilir ve üretilen (çıkış) gücün tüketilen (giriş) güce bölünmesiyle hesaplanır. En iyi verim, giriş ve çıkış arasındaki gerilim farkının minimum olduğu ve yük akımının en düşük olduğu duruma göre belirlenir. Gerçek bir anahtarlama regülatörünün ayarlanabilir parametrelerinden herhangi birinin değiştirilmesi verimliliğini etkileyecektir. Bir kademeli anahtarlama dönüştürücü, birincil voltaj kaynağından daha fazla güç tüketir ve yük devresi için daha az güç üretir. Verimliliğin "kaybedilen" yüzdesi dönüşüm sürecinde tüketilir.
DC-DC dönüştürücü XL4016E1'in şematik diyagramı