Ora qui vediamo per la prima volta il circuito con LM5164, quindi andiamo passo dopo passo scegliendo parti come induttore, condensatore, resistori e, infine, parliamo di layout PCB e risoluzione dei problemi. Ok, iniziamo.
Cosa otteniamo con LM5164
Questo chip LM5164 è super utile perché può richiedere input da 15 V a 100 V e possiamo impostare la tensione di uscita da 1,225 V a quello che vogliamo (sotto Vin). Ma qui l'abbiamo impostato a 12V 1A. Ora alcune cose buone su questo chip:
Funziona da 15 V a 100V così flessibile.
Possiamo regolare l'uscita usando due resistori.
Dà 1A corrente, abbastanza buono per molte cose.
Ha un QI basso, quindi non spreca molto energia.
Utilizza il controllo costante-a-time (COT), che significa risposta rapida alle variazioni di carico.
Ha MOSFET all'interno, quindi non è necessario diodi esterni.
Quindi questo chip è piuttosto pulito quando vogliamo ingressi ad alta tensione ma abbiamo bisogno di un'uscita 12V sicura.
Cosa ha questo circuito
Ora, quando utilizziamo questo LM5164, non lo colleghiamo solo direttamente, abbiamo bisogno di altre parti per farlo funzionare correttamente. Ecco cosa abbiamo messo:
LO (induttore) → Questa parte immagazzina energia e aiuta a cambiare il lavoro senza intoppi.
CIN (condensatore di ingresso) → Ciò stabilizza la tensione di ingresso in modo che LM5164 non veda immersioni di tensione improvvisa.
COUT (condensatore di uscita) → questo riduce lo increspatura, quindi otteniamo 12 V puliti.
RFB1, RFB2 (resistori di feedback) → Queste tensioni di uscita impostate.
CBST (condensatore Bootstrap) → Questo aiuta correttamente il MOSFET di alto livello.
RA, CA, CB (rete di compensazione) → Questi sono necessari per mantenere stabile il circuito.
Se scegliamo valori errati, allora otteniamo un cattivo output: salti di tensione, ondulazione alta o non inizierà nemmeno. Quindi, calcoliamo tutto correttamente.
Come abbiamo impostato la tensione di uscita
Ora LM5164 ha un pin di feedback (FB) e colleghiamo RFB1 e RFB2 lì per impostare la tensione di uscita. La formula è:
VOUT = 1.225V * (1 + RFB1 / RFB2)
Rileviamo RFB2 = 49,9KΩ (buon valore dal foglio dati), ora calcoliamo RFB1 per output 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
OK ma 439kΩ non è standard, quindi utilizziamo 453kΩ che è abbastanza vicino.
Quanto velocemente questo circuito passa
Questo convertitore Buck funziona cambiando, quindi dobbiamo impostare la velocità di commutazione. Il tempo in cui rimane (ton) è:
Ton = vout / (vin * fsw)
Prendiamo vout = 12V, vin = 100V, FSW = 300kHz Quindi:
Ton = 12V / (100V * 300000)
Tono = 400ns
Ora il tempo libero (toff) è:
Toff = ton * (vino / vout - 1)
Sostituire i valori:
Toff = 400ns * (100V / 12V - 1)
Toff = 400ns * 7,33
Toff = 2,93µs
Il ciclo di lavoro (d) è:
D = vout / vino
D = 12V / 100V
D = 0,12 (12%)
Quindi il MOSFET è acceso per il 12% di tempo per l'88%.
Scegliere componenti
Induttore (lo)
Troviamo lo usando questo:
Lo = (VinMax - vout) * d / (ΔIl * fsw)
Prendiamo ΔIL = 0,4a,
LO = (100V - 12V) * 0,12 / (0,4a * 300000)
LO = 68µH
Quindi usiamo un induttore da 68 µH.
Condensatore di output (cout)
Abbiamo bisogno di COUT per ridurre l'ondulazione:
Cout = (Iout * d) / (ΔVout * fsw)
Per Δvout = 50mv,
Cout = 8µF
Ma meglio usare 47µF per essere sicuro.
Condensatore di input (CIN)
Per CIN che usiamo:
CIN = (Iout * D) / (ΔVIN * FSW)
Per ΔVIN = 5V,
Mangiare = 2,2μ y
Bootstrap Capactore (CBST)
Prendiamo solo 2.2NF dalla raccomandazione del foglio dati.
Controllo dell'efficienza
Efficienza (η) è:
H = (Pout / Pin) * 100%
Pout = vout * Iout = 12w
Per l'efficienza dell'80%,
PIN = 12W / 0,80 = 15W
Corrente di input:
Iin = pin / vin
Iin = 15w / 100v
Iin = 0,15a
Layout PCB, super importante!
Ora se il layout PCB è cattivo, allora otteniamo rumore elevato, prestazioni cattive o persino guasti. COSÌ:
Prepara tracce ad alta corrente corte e larghe.
Posiziona i condensatori vicino al chip.
Utilizzare un piano di terra per ridurre il rumore.
Aggiungi VIA termica sotto LM5164 per aiutare il raffreddamento.
Testare e fissare problemi
Inizia con una bassa tensione di ingresso (15 V).
Controlla se otteniamo output 12V.
Utilizzare un oscilloscopio per vedere la forma d'onda di commutazione.
