LTC1871 күшейткіш модулінің 3-35В кірісінен 3,5-тен 35В-қа дейінгі шығысына сынақ шолуы

LTC1871 күшейткіш модулінің 3-35В кірісінен 3,5-тен 35В-қа дейінгі шығысына сынақ шолуы

Кіріспе

Бұл нұсқаулық LTC1871 негізіндегі жоғарылататын (boost) түрлендіргіш модулінің егжей-тегжейлі шолуы мен сынағын ұсынады. Бұл құрылғы төмен кернеулі қуат көзінен жоғары кернеу қажет ететін жобаларға арналған әмбебап және қуатты шешім болып табылады. Ол 3-тен 35В тұрақты токқа дейінгі кең кіріс диапазонын қабылдайды және оны 35В тұрақты токқа дейінгі тұрақты, реттелетін шығысқа дейін көтере алады. Сыртқы қуат MOSFET-інің арқасындағы жоғары ток мүмкіндігі оны әртүрлі талап етілетін қолданбаларға жарамды етеді.

Түзету:

6.666µA мәнін 666µA деп түзетіңіз

Міне, осы типтегі жоғарылататын модульді қолданудың кейбір практикалық мысалдары:

• Жарықдиодты жолақтарды қуаттандыру: Бір 3.7В литий-ионды батареядан немесе 5В USB қуат банкінен жоғары кернеулі жарықдиодты жолақтарды (мысалы, 12В немесе 24В) қуаттандыру.
• Портативті электроника: Портативті динамиктер, дисплейлер немесе батареяңыз беретін кернеуден жоғары кернеу қажет басқа құрылғылар үшін арнайы қуат көзін жасау.
• Күн энергиясы жүйелері: Шағын күн панелінің өзгермелі кернеуін батареяларды зарядтау немесе сенсорларды қуаттандыру үшін тұрақты кернеуге көтеру.
• Зертханалық қуат көзі: Басқа тізбектерді сынау үшін қарапайым, реттелетін зертханалық қуат көзі ретінде пайдалану, жалпы 12В адаптерден 35В-қа дейін қамтамасыз ету.
• Автокөлік жобалары: Арнайы жабдық үшін автокөліктің 12В электр жүйесін 24В немесе 30В-қа дейін көтеру.

Бұл шолу модульдің аппараттық бөлігін, оның негізгі компоненттерін және нақты өнімділік пен ток шектеулерін анықтау үшін жүктеме сынақтарының сериясын қамтиды. Сондай-ақ дисплей мен түймелерді қоса алғанда, оның пайдаланушы интерфейсін зерттейміз.

Аппараттық бөлікке шолу

Модуль ықшам және сапалы жасалған, жобаларыңызға оңай интеграциялау үшін анық орналасуы бар. Оның физикалық сипаттамалары мен негізгі компоненттерін толығырақ қарастырайық.

Платаның ұзындығы шамамен 67.2мм, ал ені 43.8мм. Ең биік компоненттер - конденсаторлар, олар жалпы биіктікті шамамен 11.8мм-ге жеткізеді. Модульдің салмағы шамамен 20.7 грамм, ал қосылған жылу таратқышпен бұл 25 граммға артады. Сондай-ақ оның төрт бекіту тесігі және шассиге немесе корпусқа сенімді орнату үшін тіректері бар. (бейнеде 01:44)

Міне, платадағы негізгі элементтердің сипаттамасы:

• Кіріс/Шығыс терминалдары: Платада кіріс (IN+) және шығыс (OUT+) қосылымдары үшін анық белгіленген бұрандалы терминалдар бар. Кіріс 3-35В қабылдайды, ал шығыс 35В-қа дейін реттелуі мүмкін.
• Дисплей және түймелер: Үш разрядты жеті сегментті дисплей ағымдағы кернеуді көрсетеді. Екі түйме қарастырылған: біреуі дисплейді кіріс немесе шығыс кернеуін көрсету арасында ауыстырады, ал екіншісі шығысты толығымен өшіреді. (бейнеде 01:00)
• Кернеуді реттеу: Платадағы шағын потенциометр шығыс кернеуін қолмен реттеуге мүмкіндік береді. Оны сағат тілімен бұру кернеуді арттырады. (бейнеде 05:36)
• LTC1871 контроллері: Бұл негізгі жоғарылататын түрлендіргіш интегралдық схемасы. Ол 2.5В-тан 36В-қа дейінгі кең кіріс диапазонында жұмыс істейді және қуат MOSFET-інің коммутациясын басқарады. (бейнеде 02:42)
• Қуат MOSFET-і: Бұл токты коммутациялаудың негізгі жүктемесін атқаратын жоғары токты N-каналды MOSFET (моделі 4184). Ол 40В және 50А-ға дейін есептелген, бірақ модуль 6А-ға дейін жеткізуге арналған. Бұл жылу таратқышты қажет ететін компонент. (бейнеде 03:20)
• Шоттки диоды: Кері полярлықтан қорғау үшін қос Шоттки диоды қолданылады. Егер кіріс қуатын қате полярлықпен қоссаңыз, бұл диод қысқа тұйықталады және контроллер мен MOSFET сияқты сезімтал компоненттерді зақымданудан қорғайды. (бейнеде 03:53)

Сымды қосу нұсқаулығы

Бұл модульді қосу оңай. Оның кіріс пен шығыс үшін екі жиынтық бұрандалы терминалдары бар. Полярлық платада анық белгіленген.

Қуат көзі мен жүктемені қосу үшін:

1. Кірісті қосыңыз: Тұрақты ток қуат көзін (3-35В) "IN+" деп белгіленген терминал блогына қосыңыз. Оң және теріс сымдарды дұрыс сәйкестендіріңіз.
2. Шығысты қосыңыз: Жүктемені (қуаттандырғыңыз келетін құрылғыны) "OUT+" деп белгіленген терминал блогына қосыңыз. Полярлықты қайтадан сәйкестендіріңіз.
3. Кернеуді реттеңіз: Сезімтал жүктемені қоспас бұрын, модульді қуаттандырып, шығыс кернеуін көрсету үшін түймені пайдаланып, содан кейін потенциометрді қажетті кернеуге реттеу жақсы тәжірибе болып табылады.

Модуль Шоттки диоды арқылы кері полярлықтан қорғауды қамтиды, ол кіріс қате қосылған жағдайда қысқа тұйықталады, негізгі компоненттердің зақымдануын болдырмайды. Бұл модульді бұзбай сымдарды түзетуге уақыт береді. (бейнеде 04:03)

Тірі жоба / Демонстрация

Бұл шолудың негізі - модульдің нақты жағдайларда қалай жұмыс істейтінін көру үшін практикалық жүктеме сынақтары. Сынақтар 12В кіріс, электронды жүктеме және кіріс тогын өлшеу үшін ток қысқышы арқылы жүргізілді. Барлық сынақтар үшін MOSFET-ке жылу таратқыш бекітілді, бұл дұрыс нәтижелер үшін өте маңызды. (бейнеде 05:11)

Сынақ 1: 12В кірістен 30В шығысқа

Бұл сынақ модульдің жоғары көтеру коэффициентінде жарнамаланған 6А жеткізе алатынын тексеруге бағытталған. Нәтижелер келесідей болды:

• 6 Ампер: Модуль істен шықты. Шығыс кернеуі 15В-қа дейін төмендеді. (бейнеде 07:35)
• 5 Ампер: Модуль қайта істен шықты, кернеу айтарлықтай төмендеді. (бейнеде 08:00)
• 4 Ампер: Модуль де істен шықты. (бейнеде 08:34)
• 1 Ампер: Модуль тұрақты 30В кернеуде 1А токты сәтті қамтамасыз етті. Кіріс тогы 3.6А болып өлшенді, бұл шығыста 30Вт жеткізу үшін кірісте 43.2Вт қуат тұтынуды көрсетеді. (бейнеде 08:48)

Сынақ 2: 12В кірістен 24В шығысқа

Төмен шығыс кернеуімен ток қабілеті жақсарды, бірақ 6А мәлімдемесіне әлі де жетпеді.

• 6 Ампер: Модуль істен шықты, шығыс кернеуі 14В-қа дейін төмендеді. (бейнеде 10:04)
• 5 Ампер: Модуль істен шықты, кернеу айтарлықтай төмендеді. (бейнеде 10:23)
• 4 Ампер: Модуль істен шықты, 17В-қа дейін төмендеді. (бейнеде 10:30)
• 3 Ампер: Модуль істен шықты. (бейнеде 10:43)
• 2 Ампер: Модуль тұрақты 24В кернеуде 2А токты сәтті қамтамасыз етті. Кіріс тогы 5.3А болып өлшенді. (бейнеде 10:47)

Сынақ 3: 12В кірістен 16В шығысқа

Бұл сынақта төмен көтеру коэффициенті қолданылды, бұл түрлендіргішке аз жүктеме түсіреді.

• 4.5 Ампер: Модуль тұрақты 16В кернеуде 4.5А токты сәтті қамтамасыз етті. Кернеуде аздап төмендеу болды, сондықтан ток 4.2А-ға дейін азайтылды, осы кезде ол өте тұрақты болды. Кіріс тогы 6.5А болды. (бейнеде 11:09)

Сынақ 4: 5В кірістен 12В шығысқа

Бұл сынақ жиі қолданылатын жағдайды көрсетеді: 5В USB көзін 12В-қа дейін көтеру.

• 2.4 Ампер: Модуль тұрақты 12В кернеуде 2.4А токты сәтті қамтамасыз етті. Кіріс тогы 6.2А болды. Бұл қондырғы 10 минуттан астам жұмыс істеп, тамаша жұмыс атқарды. (бейнеде 12:20)

Сынақ қорытындысы

Сынақтар көрсеткендей, модуль 6А-ға дейін жұмыс істей алады деп жарнамаланғанымен, бұл тек төмен көтеру коэффициенттерінде ғана қол жеткізіледі. Ол қамтамасыз ете алатын максималды ток кіріс пен шығыс кернеуінің айырмашылығы артқан сайын азаяды. Нәтижелер келесідей болды:

• 12В-тан 30В-қа: Максималды ток 1А.
• 12В-тан 24В-қа: Максималды ток 2А.
• 12В-тан 16В-қа: Максималды ток ~4.5А.
• 5В-тан 12В-қа: Максималды ток 2.4А.

Барлық осы нәтижелер тек радиатор бекітілген кезде ғана жарамды. Онсыз өнімділік айтарлықтай нашар болады және MOSFET қызып кетуі мүмкін. (бейнеде 13:07)

Бөлімдер

• [00:06] LTC1871 Күшейткіш модуліне кіріспе
• [00:49] Жабдыққа шолу және негізгі компоненттер
• [01:44] Физикалық өлшемдер мен салмақ
• [02:42] LTC1871 контроллерін терең зерттеу
• [03:20] Қуат MOSFET және Шоттки диоды
• [05:35] Кернеуді реттеу және жүктемесіз жұмысты сынау
• [07:35] Жүктеме сынағы: 12В-тан 30В шығысқа
• [10:04] Жүктеме сынағы: 12В-тан 24В шығысқа
• [11:09] Жүктеме сынағы: 12В-тан 16В шығысқа
• [12:20] Жүктеме сынағы: 5В-тан 12В шығысқа
• [12:56] Өнімділік қорытындысы мен жинақтау

Суреттер

LTC1871-step-up-2

LTC1871-step-up-1

LTC1871-step-up-4

LTC1871 step-up 3

LTC1871-step-up-2

LTC1871-step-up-1

LTC1871-step-up-4

LTC1871 step-up 3