Jetzt sehen wir hier zuerst die Schaltung mit LM5164, dann wählen wir Schritt für Schritt Teile wie Induktor, Kondensator, Widerstände und schließlich sprechen wir über PCB -Layout und Fehlerbehebung. Ok, fangen wir an.
Was wir mit LM5164 bekommen
Dieser LM5164 -Chip ist super nützlich, da er 15 V bis 100 V Eingang einnehmen kann und wir die Ausgangsspannung von 1,225 V auf alles einstellen können, was wir wollen (unter dem VIN). Aber hier haben wir es auf 12V 1A eingestellt. Jetzt einige gute Dinge über diesen Chip:
Arbeitet von 15 V bis 100 V so sehr flexibel.
Wir können den Ausgang mit zwei Widerständen einstellen.
Gibt 1a aktuell, gut genug für viele Dinge.
Hat einen niedrigen IQ, damit nicht viel Strom verschwendet.
Verwendet Constant-on-Time-Steuerung (COT), was eine schnelle Reaktion auf Laständerungen bedeutet.
Hat MOSFETs im Inneren, so dass keine externen Dioden erforderlich sind.
Dieser Chip ist also ziemlich ordentlich, wenn wir einen Hochspannungseingang wünschen, aber einen sicheren 12 -V -Ausgang benötigen.
Was diese Schaltung hat
Wenn wir diesen LM5164 verwenden, verbinden wir sie nicht nur direkt, sondern auch andere Teile, damit es ordnungsgemäß funktioniert. Hier ist, was wir sagen:
LO (Induktor) → Dieser Teil speichert Energie und hilft bei der reibungslosen Umstellung.
CIN (Eingangskondensator) → Dies stabilisiert die Eingangsspannung so, dass LM5164 keine plötzlichen Spannungsdips sieht.
Cout (Ausgangskondensator) → Dies reduziert Ripple, sodass wir sauber 12 V DC erhalten.
RFB1, RFB2 (Rückkopplungswiderstände) → Diese Einstellausgangsspannung.
CBST (Bootstrap-Kondensator) → Dies hilft dem hochseitigen MOSFET ordnungsgemäß.
RA, CA, CB (Kompensationsnetz) → Diese sind erforderlich, um die Schaltung stabil zu halten.
Wenn wir falsche Werte wählen, erhalten wir einen schlechten Ausgang - entweder Spannungssprünge, hohe Ripple, oder es startet nicht einmal. Also berechnen wir alles richtig.
Wie wir die Ausgangsspannung einstellen
Jetzt verfügt LM5164 über einen Feedback -Pin (FB) und wir verbinden RFB1 und RFB2 dort, um die Ausgangsspannung einzustellen. Die Formel lautet:
VOUT = 1,225V * (1 + RFB1 / RFB2)
Wir beheben RFB2 = 49,9 kΩ (guter Wert aus Datenblatt). Jetzt berechnen wir RFB1 für die 12 -V -Ausgabe:
Rfb1 = (vout / 1,225v - 1) * rfb2
Rfb1 = (12 V / 1,225 V - 1) * 49,9 kΩ
Rfb1 = (9,8 - 1) * 49,9 kΩ
RFB1 = 8,8 * 49,9 kΩ
Rfb1 = 439kΩ
OK, aber 439k Ω ist nicht Standard, daher verwenden wir 453KΩ, was nahe genug ist.
Wie schnell schaltet sich diese Schaltung aus
Dieser Buck Converter funktioniert durch Schalten, daher müssen wir die Schaltgeschwindigkeit einstellen. Die Zeit, die es bleibt (Tonne), ist:
Ton = vout / (vin * fsw)
Wir nehmen vout = 12 V, vin = 100V, FSW = 300 kHz SO:
Tonne = 12 V / (100V * 300000)
Ton = 400 ns
Jetzt ist der Off-Time (Toff):
Toff = ton * (Wein / Vout - 1)
Werte ersetzen:
Toff = 400 ns * (100V / 12V - 1)
Toff = 400 ns * 7.33
Toff = 2,93 µs
Der Arbeitszyklus (d) lautet:
D = vout / Wein
D = 12 V / 100 V
D = 0,12 (12%)
Das MOSFET ist also für 12% Zeit und für 88% der Zeit eingeschaltet.
Komponenten wählen
Induktor (LO)
Wir finden LO Folgendes:
Lo = (vinmax - vout) * d / (Δil * fsw)
Wir nehmen Δil = 0,4a,
LO = (100V - 12 V) * 0,12 / (0,4a * 300000)
LO = 68 µH
Wir verwenden also einen 68 um Induktor.
Ausgangskondensator (Cout)
Wir brauchen Cout, um Ripple zu reduzieren:
Cout = (iout * d) / (Δvout * fsw)
Für ΔVout = 50 mV,
Cout = 8 um
Aber es ist jedoch besser, 47 um zu verwenden, um sicher zu sein.
Eingangskondensator (CIN)
Für CIN verwenden wir:
Cin = (iout * d) / (Δvin * fsw)
Für Δvin = 5V,
Essen = 2,2 oder y
Bootstrap -Kondensator (CBST)
Wir nehmen nur 2,2 NF aus der Datenblattempfehlung.
Effizienz überprüfen
Effizienz (η) lautet:
H = (schmollend / pin) * 100%
Pout = vout * iout = 12w
Für 80% Effizienz,
Pin = 12W / 0,80 = 15W
Eingabestrom:
Iin = pin / vin
Iin = 15W / 100V
Iin = 0,15a
PCB -Layout, super wichtig!
Wenn das PCB -Layout schlecht ist, erhalten wir ein hohes Geräusch, eine schlechte Leistung oder sogar einen Fehler. Also:
Machen Sie kurz und breit.
Kondensatoren in der Nähe des Chips legen.
Verwenden Sie eine Erdungsebene, um das Geräusch zu reduzieren.
Fügen Sie thermische VIAS unter das LM5164 hinzu, um das Abkühlen zu helfen.
Probleme testen und beheben
Beginnen Sie mit niedriger Eingangsspannung (15 V).
Überprüfen Sie, ob wir 12 -V -Ausgabe erhalten.
Verwenden Sie ein Oszilloskop, um die Schaltwellenform zu sehen.
