Convertitore di tensione buck in modalità interruttore di riduzione della tensione CC - CC (LM2576/LM2596): 4 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Realizzare un convertitore buck altamente efficiente è un lavoro duro e anche gli ingegneri esperti richiedono più progetti per arrivare a quello giusto

Un convertitore buck (convertitore step-down) è un convertitore di alimentazione CC-CC, che riduce la tensione (aumentando la corrente) dal suo ingresso (alimentazione) alla sua uscita (carico).

I convertitori di commutazione (come i convertitori buck) forniscono un'efficienza energetica molto maggiore come convertitori CC-CC rispetto ai regolatori lineari, che sono circuiti più semplici che abbassano le tensioni dissipando la potenza sotto forma di calore, ma non aumentano la corrente di uscita.

Il funzionamento di base del convertitore buck prevede la corrente in un induttore controllato da due interruttori (solitamente un transistor e un diodo). Nel convertitore idealizzato, tutti i componenti sono considerati perfetti. In particolare, l'interruttore e il diodo hanno una caduta di tensione zero quando sono accesi e un flusso di corrente zero quando sono spenti e l'induttore ha una resistenza in serie zero. Inoltre, si presume che le tensioni di ingresso e di uscita non cambino nel corso di un ciclo (ciò implicherebbe che la capacità di uscita sia infinita).

Passaggio 1: LM2576/2596, regolatore di tensione step-down 3-A

Caratteristiche

1. Versioni a 3,3 V, 5 V, 12 V, 15 V e uscita regolabile
2. Gamma di tensione di uscita versione regolabile, da 1,23 V a 37 V (57 V per versione HV)
3. Corrente di uscita 3-A specificata
4. Ampia gamma di tensioni di ingresso: 40 V fino a 60 V per la versione HV
5. Richiede solo 4 componenti esterni
6. Oscillatore interno a frequenza fissa da 52 kHz
7. Capacità di spegnimento TTL, modalità standby a basso consumo
8. Circuiti integrati monolitici che forniscono tutte le funzioni attive per un regolatore a commutazione step-down (buck)
9. Alta efficienza

Scheda tecnica LM2576

Passaggio 2: progettazione PCB

Ho usato EasyEda per progettare il PCB a 2 strati.

Se qualcuno vuole posso sempre postare i file gerber per te.

La considerazione di progettazione più importante da tenere a mente è che i terminali di terra del diodo, dei cappucci e del circuito integrato dovrebbero essere il più vicino possibile.

Anche la lunghezza della traccia del pin di uscita di IC (pin 2) all'induttore dovrebbe essere il più breve possibile.

Passaggio 3: ordinare i PCB

Ora abbiamo il design del PCB ed è il momento di ordinare i PCB. Per questo, devi solo andare su JLCPCB.com e fare clic sul pulsante "QUOTA ORA".

JLCPCB è anche sponsor di questo progetto. JLCPCB (Shenzhen JLC Electronics Co., Ltd.), è la più grande impresa di prototipi di PCB in Cina e un produttore high-tech specializzato in prototipi rapidi di PCB e produzione di PCB in piccoli lotti. Puoi ordinare un minimo di 5 PCB per soli $2. Per ottenere il PCB prodotto, carica il file gerber che hai scaricato nell'ultimo passaggio. Carica il file.zip oppure puoi anche trascinare e rilasciare i file gerber. Dopo aver caricato il file zip, vedrai un messaggio di successo in basso se il file è stato caricato correttamente. Puoi rivedere il PCB nel visualizzatore Gerber per assicurarti che tutto sia a posto. È possibile visualizzare sia la parte superiore che quella inferiore del PCB. Dopo esserti assicurato che il PCB abbia un bell'aspetto, ora puoi effettuare l'ordine a un prezzo ragionevole. Puoi ordinare 5 PCB per soli $2 più spese di spedizione. Per effettuare l'ordine, fare clic sul pulsante "SALVA NEL CARRELLO". I miei PCB hanno impiegato 2 giorni per essere prodotti e sono arrivati entro 20 giorni utilizzando l'opzione di consegna raccomandata standard. Sono disponibili anche opzioni di consegna rapida. I PCB erano ben imballati e la qualità era davvero buona.

Passaggio 4: assemblaggio e funzionamento

Prima di ordinare i PCB, assicurati sempre che il layout e il circuito funzionino.

Ho testato il circuito su una scheda perf e poi su PCB incisi in casa e poi ho ordinato i PCB.

Nel mio circuito ho aggiunto ulteriori punti per i PIN 4 e 5 da collegare ad arduino o altro MCU.

Il pin 5 può essere utilizzato come interruttore on/off (attivo LOW), quindi quando il PIN 5 è collegato a massa il convertitore buck è acceso e quando il PIN 5 è superiore a 1,8V il convertitore è spento.

Il PIN 4 è il pin di feedback e con l'aiuto di PWM di arduino/MCU possiamo controllare la tensione di uscita utilizzando un resistore aggiuntivo nel circuito divisore del resistore.

Alla fine direi che LM2576 o LM2596 sono uno dei circuiti integrati di conversione buck più facili con cui lavorare e sono facilmente disponibili presso il negozio di elettronica locale e online.

Anche questo IC è molto indulgente e funziona con layout progettati male.

Consiglierei di utilizzare dissipatori di calore su IC per aumentare la loro vita.

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