W poście wyjaśniono uniwersalny obwód buck-boost oparty na układzie IC 555, który może być używany do różnych zastosowań wymagających wydajnego przetwarzania mocy.

Używanie IC 555 do Buck-Boost

Ten wysoce wydajny i skuteczny obwód buck-boost wykorzystujący konik roboczy IC 555 pozwoliłby na konwersję napięcia wejściowego źródła do dowolnego wymaganego stopnia, albo obniżonego, albo zwiększonego, w zależności od potrzeb.

Wszechstronnie poznaliśmy już koncepcję z jednego z moich poprzednich artykułów, w którym omawialiśmy wszechstronność tego topologia typu buck-boost.

Jak pokazano na poniższym schemacie obwodu (kliknij, aby powiększyć), konfiguracja jest zasadniczo połączeniem dwóch odrębnych stopni, a mianowicie górnego stopnia konwertera buck-boost i dolnego stopnia kontrolera IC 555 PWM.

Stopień buck-boost składa się z mosfetu, który działa jak przełącznik, cewki, która jest głównym elementem przetwarzającym moc, diody, która podobnie jak mosfet tworzy przełącznik uzupełniający, a kondensator, podobnie jak cewka, tworzy uzupełniające urządzenie konwertujące moc .

Mosfet musi działać poprzez wyzwalanie impulsowe, tak aby naprzemiennie włączał i wyłączał napięcie wejściowe na cewce w odpowiedzi na jego napięcie bramki.

Dlatego napięcie bramki powinno również mieć postać pulsacyjną, która jest uzyskiwana za pośrednictwem stopnia generatora IC555 PWM.

Działanie obwodu

Powiązany generator IC555 PWM jest zintegrowany z mosfetem w celu wykonania omówionej powyżej operacji.

W czasie włączenia mosfetu napięcie wejściowe może przejść przez mosfet i jest przykładane bezpośrednio do cewki indukcyjnej.

Cewka indukcyjna ze względu na swoją wrodzoną właściwość stara się przeciwdziałać temu nagłemu działaniu prądu poprzez pochłanianie i magazynowanie w nim mocy.

Podczas kolejnego okresu wyłączenia mosfetu, napięcie wejściowe jest odłączane przez mosfet, cewka indukcyjna doświadcza teraz nagłej zmiany prądu od wartości szczytowej do zera. W odpowiedzi cewka indukcyjna przeciwdziała temu, odwracając swoją zmagazynowaną moc na zaciskach wyjściowych za pośrednictwem diody, która teraz działa w stanie spoczynkowym.

Powyższa moc z cewki pojawia się z przeciwną polaryzacją na wyjściu, do którego jest podłączone zamierzone obciążenie.

Kondensator jest ustawiony tak, aby przechowywać w nim część mocy, dzięki czemu może być wykorzystany przez obciążenie w czasie włączenia mosfetu, gdy dioda jest spolaryzowana odwrotnie i odcięte jest zasilanie w całym obciążeniu.

Ma to na celu utrzymanie stałego i stabilnego napięcia na obciążeniu podczas cykli włączania i wyłączania mosfetu.

Używanie PWM jako kontrolera

Poziom napięcia, niezależnie od tego, czy jest to napięcie podwyższone, czy napięcie obniżone, zależy od tego, jak mosfet jest kontrolowany przez generator PWM.

Jeśli mosfet jest zoptymalizowany z wyższym czasem włączenia niż czas wyłączenia, wyjście wygeneruje zwiększone napięcie i odwrotnie.

Jednak mogą istnieć ograniczenia, należy uważać, aby nie przekroczyć czasu włączenia poza czas pełnego nasycenia cewki, a czas wyłączenia nie może być niższy od minimalnego czasu nasycenia cewki.

Na przykład załóżmy, że pełne nasycenie cewki indukcyjnej zajmuje 3 ms, czas włączenia w tym przypadku można ustawić w zakresie 0 - 3 ms, a nie więcej, spowoduje to zwiększenie od minimum do maksimum w zależności od wartości wybranej induktor.

“pokazano kombinację szeregowych i równoległych połączeń kondensatorów ”

Powiązany potencjometr z generatorem IC555 PWM można skutecznie dostosować w celu uzyskania dowolnego pożądanego napięcia buck-boost na wyjściu.

Wartość cewki indukcyjnej jest kwestią prób i błędów, spróbuj zastosować jak najwięcej uzwojeń, aby uzyskać lepsze i wydajne wyniki oraz zróżnicowany zakres.