Ang pagpili ng tamang regulator ng paglipat para sa iyong aplikasyon

Ang lakas ay isang mahalagang bahagi ng anumang proyekto / aparato ng electronics. Hindi alintana ang pinagmulan, karaniwang may pangangailangan na magsagawa ng mga gawain sa pamamahala ng kuryente tulad ng pagbabago ng boltahe / pag-scale, at pag-convert (AC-DC / DC-DC) bukod sa iba pa. Ang pagpili ng tamang solusyon para sa bawat isa sa mga gawaing ito ay maaaring maging susi sa tagumpay (o pagkabigo) ng produkto. Ang isa sa mga pinaka-karaniwang gawain sa pamamahala ng kuryente sa halos lahat ng uri ng aparato ay ang regulasyon / pag-scale ng boltahe ng DC-DC. Nagsasangkot ito ng pagbabago ng halaga ng boltahe ng DC sa input sa isang mas mataas o mas mababang halaga sa output. Ang mga sangkap / modyul na ginamit upang makamit ang mga gawaing ito ay karaniwang tinutukoy bilang mga regulator ng boltahe. Karaniwan silang may kakayahang magbigay ng isang pare-pareho na boltahe ng output na mas mataas o mas mababa kaysa sa input boltahe at karaniwang ginagamit sila upang magbigay ng lakas sa mga bahagi sa mga disenyo kung saan mayroon kang mga seksyon sa iba't ibang mga voltages. Ginagamit din ang mga ito sa tradisyunal na mga power supply.

Mayroong dalawang pangunahing uri ng mga regulator ng boltahe;

1. Mga Linear Regulator
2. Mga Regulator na Lumilipat

Ang mga regulator ng linear na boltahe ay karaniwang nagpapababa ng mga regulator at gumagamit sila ng impedance control upang lumikha ng isang linear na pagbawas ng input boltahe sa output. Kadalasan ang mga ito ay napaka-mura ngunit hindi mabisa dahil maraming enerhiya ang nawala sa init sa panahon ng regulasyon. Ang paglipat ng mga regulator sa kabilang banda ay may kakayahang alinman sa pag-angat o pababa ng boltahe na inilapat sa input depende sa arkitektura. Nakakamit nila ang regulasyon ng boltahe gamit ang isang on / off na proseso ng paglipat ng isang transistor na kumokontrol sa boltahe na magagamit sa output ng mga regulator. Kung ikukumpara sa mga linear na regulator, ang paglipat ng mga regulator ay karaniwang mas mahal at mas mahusay.

Para sa artikulong ngayon, magtutuon kami sa paglipat ng mga regulator at tulad ng ibinigay sa pamagat, titingnan namin ang mga kadahilanan na isasaalang-alang kapag pumipili ng isang switching regulator para sa isang proyekto.

Dahil sa pagiging kumplikado ng iba pang mga bahagi ng proyekto (ang mga pangunahing pag-andar, RF atbp), ang pagpili ng mga regulator para sa supply ng kuryente ay karaniwang isa sa mga aksyon na natitira hanggang sa katapusan ng proseso ng disenyo. Susubukan ng artikulo ngayon na magbigay ng oras na pinaghihigpitan ng taga-disenyo, na may mga tip sa kung ano ang hahanapin sa mga pagtutukoy ng isang switching regulator, upang matukoy kung umaangkop ito sa iyong partikular na kaso ng paggamit. Ibibigay din ang mga detalye sa pagbibigay kahulugan sa iba't ibang paraan kung saan nagpapakita ang ibang impormasyon ng mga tagagawa sa mga parameter tulad ng temperatura, pagkarga atbp.

Mga uri ng Mga Regulator na Lumilipat

Mayroong mahalagang tatlong uri ng mga switching regulator at ang mga salik na isasaalang-alang ay nakasalalay sa kung aling mga uri ang gagamitin para sa iyong aplikasyon. Ang tatlong uri ay;

1. Mga Regulator ng Buck
2. Palakasin ang mga regulator
3. Mga Regulator ng Buck Boost

1. Mga Regulator ng Buck

Ang mga regulator ng Buck, na tinatawag ding mga step-down regulator o buck converter ay masasabing ang pinakapopular na switch regulator. May kakayahan silang mag-step-down ng boltahe na inilapat sa input sa isang mas kaunting boltahe sa output. Kaya, ang kanilang na-rate na boltahe ng pag-input ay karaniwang mas mataas kaysa sa kanilang na-rate na boltahe ng output. Ang isang pangunahing mga eskematiko para sa isang buck converter ay ipinapakita sa ibaba.

Ang output ng regulator ay dahil sa on at off switching ng transistor at ang halaga ng boltahe ay karaniwang isang pagpapaandar ng transistor duty cycle (kung gaano katagal ang transistor sa bawat kumpletong cycle). Ang Boltahe ng output ay ibinibigay ng equation sa ibaba kung saan maaari naming mapaghihinalaang ang cycle ng tungkulin ay hindi maaaring maging katumbas ng isa at sa gayon ang output boltahe ay palaging magiging mas mababa kaysa sa input boltahe. Samakatuwid ginagamit ang mga regulator ng Buck kapag ang isang pagbawas sa boltahe ng suplay ay kinakailangan sa pagitan ng isang yugto ng isang disenyo at ng iba pa. Maaari kang matuto nang higit pa tungkol sa mga pangunahing kaalaman sa Disenyo at kahusayan ng buck regulator dito, karagdagang malaman kung paano bumuo ng isang Buck converter circuit.

2. Palakasin ang Mga Regulator

Palakasin ang mga regulator o pagpapalakas ng mga converter na gumana sa isang direktang kabaligtaran na paraan sa mga regulator ng buck. Naghahatid sila ng boltahe na mas mataas kaysa sa input boltahe, sa kanilang Output. Tulad ng mga regulator ng usang lalaki, ginagamit nila ang paglipat ng aksyon ng transistor upang madagdagan ang boltahe sa output at kadalasang binubuo ng parehong mga sangkap na ginamit sa mga buck regulator na may pagkakaiba lamang ang pag-aayos ng mga bahagi. Ang isang simpleng iskema para sa boost regulator ay ipinapakita sa ibaba.

Maaari kang matuto nang higit pa tungkol sa mga pangunahing kaalaman sa Disenyo at kahusayan ng Boost regulator dito, maaaring bumuo ng isang Boost converter sa pamamagitan ng pagsunod sa Boost Converter Circuit na ito.

3. Mga regulator ng Buck-Boost

Huling ngunit hindi bababa sa ay ang mga regulator ng buck boost. Mula sa kanilang pangalan, madaling mahihinuha na nagbibigay sila ng parehong epekto sa pagpapalakas at pagpapalaki sa boltahe ng pag-input. Ang buck-boost converter ay gumagawa ng isang inverted (negatibong) output boltahe na maaaring mas malaki o mas mababa kaysa sa input boltahe batay sa duty cycle. Ang pangunahing buck-boost switch mode power supply circuit ay ibinibigay sa ibaba.

Ang buck-boost converter ay isang pagkakaiba-iba ng boost converter circuit kung saan ang inverting converter ay naghahatid lamang ng enerhiya na nakaimbak ng inductor, L1, sa load.

Ang pagpili ng alinman sa tatlong mga uri ng switching regulator na ito, nakasalalay lamang sa kung ano ang kinakailangan ng sistema na dinisenyo. Hindi alintana ang uri ng regulator na gagamitin, Mahalagang matiyak na ang mga pagtutukoy ng mga regulator ay nakakatugon sa mga kinakailangan ng disenyo.

Mga Kadahilanan na Dapat Isaalang-alang kapag pumipili ng isang Switching Regulator

Ang disenyo ng isang switching regulator ay nakasalalay sa isang malaking sukat sa ginamit na IC power para dito, kaya't ang karamihan sa mga salik na isasaalang-alang ay ang mga pagtutukoy ng ginamit na power IC. Mahalagang maunawaan ang mga pagtutukoy ng Power IC at kung ano ang kanilang pinapahiwatig upang matiyak na pinili mo ang tama para sa iyong aplikasyon.

Hindi alintana ang iyong aplikasyon, ang pagpapatakbo ng isang tseke sa mga sumusunod na kadahilanan ay makakatulong sa iyo na mabawasan ang oras na ginugol sa pagpili.

1. Saklaw ng Boltahe ng Input

Ito ay tumutukoy sa matatagalan na saklaw ng mga input voltages na suportado ng IC. Karaniwan itong tinukoy sa loob ng sheet ng data at bilang isang taga-disenyo, mahalaga na matiyak na ang boltahe ng pag-input para sa iyong aplikasyon, ay nasa loob ng saklaw ng Input Voltage na tinukoy para sa IC. Habang ang ilang mga sheet ng data ay maaari lamang tukuyin para sa maximum na boltahe ng pag-input, mas mahusay na suriin ang sheet ng data upang matiyak na walang banggitin sa minimum na saklaw ng pag-input bago gumawa ng anumang mga pagpapalagay. Kapag ang voltages na mas mataas kaysa sa max input boltahe ay inilalapat, ang IC's ay karaniwang pinipintasan ngunit kadalasang hihinto ito sa pagpapatakbo o pagpapatakbo nang hindi normal kapag ang mga voltages na mas mababa kaysa sa minimum na boltahe ng pag-input ay inilapat, lahat depende sa mga proteksiyon na hakbang sa lugar. Ang isa sa mga panukalang proteksiyon na karaniwang inilalapat upang maiwasan ang pinsala sa mga IC kung wala sa saklaw na mga voltages ang ibinibigay sa pag-input ay ang Under-Voltage Lock Out (UVLO),ang pagsusuri kung ito ay magagamit ay maaari ring makatulong sa iyong mga desisyon sa disenyo.

2. Saklaw ng Boltahe ng Output

Ang mga switch regulator ay karaniwang may mga variable output. Ang saklaw ng boltahe ng output ay kumakatawan sa saklaw ng mga voltages kung saan maaaring maitakda ang iyong kinakailangang boltahe ng output. Sa mga IC nang walang variable na pagpipilian ng output, karaniwang ito ay isang solong halaga. Mahalagang matiyak na ang iyong kinakailangang boltahe ng output ay nasa loob ng saklaw na tinukoy para sa IC at may mahusay na kadahilanan ng kaligtasan bilang pagkakaiba sa pagitan ng maximum na saklaw ng boltahe ng output at ng boltahe ng output na kailangan mo. bilang isang pangkalahatang tuntunin ang pinakamababang boltahe ng output ay hindi maitatakda sa isang antas ng boltahe na mas mababa kaysa sa panloob na boltahe ng sanggunian. Nakasalalay sa iyong aplikasyon (buck or boost), ang minimum na range ng output ay maaaring mas malaki kaysa sa input voltage (boost) o paraan na mas mababa sa input voltage (buck).

3. Kasalukuyang Output

Ang term na ito ay tumutukoy sa kasalukuyang rating kung saan ang IC ay idinisenyo. Mahalaga ito ay isang pahiwatig ng kung gaano karaming kasalukuyang ang IC ay maaaring magbigay sa kanyang output. Para sa ilang mga IC, Ang maximum na kasalukuyang output lamang ang tinukoy bilang isang sukatan ng kaligtasan at upang matulungan ang taga-disenyo na matiyak na maihahatid ng regulator ang kasalukuyang kinakailangan para sa aplikasyon. Para sa iba pang mga IC, parehong ibinibigay ang minimum at maximum na mga rating. Maaari itong maging napaka kapaki-pakinabang sa pagpaplano ng mga diskarte sa pamamahala ng kuryente para sa iyong aplikasyon.

Sa pagpili ng isang regulator batay sa kasalukuyang output ng IC, mahalagang matiyak na ang isang margin ng kaligtasan ay umiiral sa pagitan ng maximum na kasalukuyang kinakailangan ng iyong aplikasyon at ang maximum na kasalukuyang output ng regulator. Ito ay mahalaga upang matiyak na ang max output kasalukuyang ng regulator ay mas mataas kaysa sa iyong hinihiling na kasalukuyang output ng hindi bababa sa 10 hanggang 20%, dahil ang IC ay maaaring makabuo ng isang mataas na halaga ng init kapag ang pagpapatakbo sa maximum na antas ay patuloy at maaaring nasira ng init. Gayundin ang kahusayan ng IC ay binabawasan kapag nagpapatakbo ng maximum.

4. Saklaw ng Temperatura ng Operating

Ang term na ito ay tumutukoy sa saklaw ng temperatura sa loob kung saan gumana nang maayos ang regulator. Ito ay tinukoy sa mga tuntunin ng alinman sa nakapaligid na temperatura (Ta) o ang temperatura ng kantong (Tj). Ang temperatura ng TJ ay tumutukoy sa pinakamataas na temperatura ng pagpapatakbo ng transistor, habang ang temperatura sa paligid ay tumutukoy sa temperatura ng kapaligiran sa paligid ng aparato.

Kung ang saklaw ng temperatura ng Operating ay tinukoy sa mga tuntunin ng temperatura sa paligid, hindi ito nangangahulugang maaaring magamit ang regulator sa buong saklaw ng temperatura. Ito ay mahalaga upang salik sa kadahilanan ng kaligtasan at din kadahilanan sa nakaplanong kasalukuyang pag-load at ang kasamang init bilang ang kumbinasyon ng mga ito at ang nakapaligid na temperatura ay kung ano ang bumubuo sa temperatura ng junction na hindi rin dapat lumampas. Ang pananatili sa loob ng saklaw ng temperatura ng operating ay kritikal sa wasto, tuluy-tuloy na pagpapatakbo ng regulator dahil ang labis na init ay maaaring humantong sa abnormal na operasyon at sakuna na pagkabigo ng regulator.Mahalaga na bigyang pansin ang nakapaligid na init sa kapaligiran kung saan ang aparato ay gagamitin at matukoy din ang posibleng halaga ng init na mabubuo ng aparato bilang isang resulta ng kasalukuyang pag-load bago matukoy kung ang tinukoy na saklaw ng temperatura ng operating gumagana ang regulator para sa iyo. Mahalagang tandaan na ang ilang mga regulator ay maaari ring mabigo sa labis na malamig na mga kondisyon at nagkakahalaga ng pagbibigay pansin sa mga minimum na halaga ng temperatura kung ang application ay mai-deploy sa malamig na kapaligiran.

5. Dalas ng Paglipat

Ang dalas ng paglipat ay tumutukoy sa rate kung saan naka-on at naka-off ang control transistor sa isang switching regulator. Sa mga regulator na batay sa lapad ng pulso, ang dalas ay karaniwang naayos habang nasa Pulse Frequency Modulate.

Ang dalas ng paglipat ay nakakaapekto sa mga parameter ng regulator tulad ng ripple, kasalukuyang output, ang maximum na kahusayan, at ang bilis ng pagtugon. Ang disenyo para sa dalas ng paglipat ay laging kasangkot ang paggamit ng pagtutugma ng mga halaga ng inductance, na tulad ng pagganap ng dalawang magkatulad na mga regulator na may iba't ibang dalas ng paglipat ay magkakaiba. Kung isinasaalang-alang ang dalawang magkatulad na mga regulator sa iba't ibang mga frequency, matutuklasan na, ang maximum na kasalukuyang halimbawa halimbawa ay mababa para sa regulator na nagpapatakbo sa isang mas mababang dalas kumpara sa regulator na may mataas na dalas. Gayundin, ang mga parameter tulad ng ripple ay magiging mataas at ang bilis ng pagtugon ng regulator ay magiging mababa sa mababang dalas, habang ang ripple ay magiging mababa at bilis ng tugon, mataas sa mataas na dalas.

6. Ingay

Ang aksyon ng paglipat na nauugnay sa mga regulator ng paglipat ay bumubuo ng ingay at mga kaugnay na harmonika na maaaring makaapekto sa pagganap ng pangkalahatang sistema, lalo na sa mga system na may mga bahagi ng RF at mga audio signal. Habang ang ingay ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng isang filter atbp, maaari talagang mabawasan ang signal to noise ratio (SNR) sa mga circuit na sensitibo sa ingay. Sa gayon mahalaga na siguraduhin na ang dami ng ingay na nabuo ng regulator ay hindi makakaapekto sa pangkalahatang pagganap ng system.

7. Kahusayan

Ang kahusayan ay isang mahalagang kadahilanan na isasaalang-alang sa disenyo ng anumang solusyon sa kuryente ngayon. Mahalaga ito ang ratio ng boltahe ng output sa boltahe ng pag-input. Sa teoretikal, ang kahusayan ng isang switching regulator ay daang porsyento, ngunit hindi ito karaniwang totoo sa pagsasanay bilang paglaban ng FET switch, drop ng diode voltage at ESR ng parehong inductor at output capacitor na binabawasan ang pangkalahatang kahusayan ng regulator. Habang ang karamihan sa mga modernong regulator ay nag-aalok ng katatagan sa malawak na saklaw ng operasyon, ang kahusayan ay nag-iiba sa paggamit at halimbawa ay lubos na nabawasan habang ang kasalukuyang nakuha mula sa pagtaas ng output.

8. Regulasyon ng Pag-load

Ang regulasyon ng pag-load ay isang sukatan ng kakayahan ng isang regulator ng boltahe upang mapanatili ang isang pare-pareho na boltahe sa output na hindi alintana ang mga pagbabago sa kinakailangan sa pag-load.

9. Packaging at Sukat

Ang isa sa karaniwang mga layunin sa panahon ng disenyo ng anumang solusyon sa hardware sa mga panahong ito ay upang mabawasan ang laki hangga't maaari. Mahalagang kasama dito ang pagbawas ng laki ng bahagi ng electronics at walang paltos na binabawasan ang bilang ng mga bahagi na bumubuo sa bawat seksyon ng aparato. Ang isang maliit na sukat na sistema ng kuryente ay hindi lamang nakakatulong na mabawasan ang pangkalahatang sukat ng proyekto, ngunit makakatulong din itong lumikha ng silid kung saan masikip ang mga sobrang tampok ng produkto. Depende sa mga layunin ng iyong proyekto, tiyakin ang form factor / laki ng package na iyong sasama ay magkakasya sa iyong badyet sa espasyo. Habang gumagawa ng mga pagpipilian batay sa salik na ito, mahalaga rin na salik sa laki ng mga paligid na sangkap na kinakailangan ng regulator upang gumana. Halimbawa, ang paggamit ng mga High frequency ICs ay pinapayagan ang paggamit ng mga output capacitor na may mababang capacitance at inductors, na nagreresulta sa isang pinababang laki ng bahagi at kabaliktaran.

Ang pagkilala sa lahat ng ito at paghahambing sa iyong mga kinakailangan sa disenyo ay mabilis na makakatulong sa iyo na matukoy kung aling regulator ang dapat na tawiran at alin ang dapat itampok sa iyong disenyo.

Ibahagi ba kung aling kadahilanan ang sa tingin mo ay napalampas ko at anumang iba pang mga puna sa pamamagitan ng seksyon ng komento.

Hanggang sa Susunod na pagkakataon.