Maintenant, nous voyons d'abord le circuit avec LM5164, puis nous allons étape par étape en choisissant des pièces comme l'inductance, le condensateur, les résistances et enfin, nous parlons de la disposition et du dépannage des PCB. Ok, commençons.
Ce que nous obtenons avec LM5164
Cette puce LM5164 est super utile car elle peut prendre une entrée 15V à 100 V, et nous pouvons définir la tension de sortie de 1,225 V à tout ce que nous voulons (en dessous du VIN). Mais ici, nous l'avons réglé à 12V 1A. Maintenant, de bonnes choses à propos de cette puce:
Fonctionne de 15V à 100V si très flexible.
Nous pouvons ajuster la sortie à l'aide de deux résistances.
Donne 1A Current, assez bon pour beaucoup de choses.
A un faible QI, donc ne gaspille pas beaucoup de puissance.
Utilise le contrôle constant (COT), ce qui signifie une réponse rapide aux changements de charge.
A des MOSFET à l'intérieur, donc pas besoin de diodes externes.
Donc, cette puce est assez soignée lorsque nous voulons une entrée haute tension mais que nous avons besoin d'une sortie 12V sûre.
Ce que ce circuit a
Maintenant, lorsque nous utilisons ce LM5164, nous ne le connectons pas directement directement, nous avons besoin d'autres pièces pour le faire fonctionner correctement. Voici ce que nous mettons:
Lo (inductance) → Cette pièce stocke l'énergie et aide à changer de travail en douceur.
CIN (condensateur d'entrée) → Cela stabilise la tension d'entrée de sorte que LM5164 ne voit pas de baisses de tension soudaine.
COUT (condensateur de sortie) → Cela réduit l'ondulation, nous obtenons donc un DC 12V propre.
RFB1, RFB2 (résistances de rétroaction) → Celles-ci sont la tension de sortie.
CBST (condensateur bootstrap) → Cela aide le MOSFET à haut côté à fonctionner correctement.
RA, CA, CB (réseau de compensation) → Ceux-ci sont nécessaires pour maintenir le circuit stable.
Si nous choisissons de mauvaises valeurs, alors nous obtenons une mauvaise sortie, soit des sauts de tension, une ondulation élevée, ou il ne commencera même pas. Ainsi, nous calculons tout correctement.
Comment nous définissons la tension de sortie
Maintenant, LM5164 a une broche de rétroaction (FB) et nous connectons RFB1 et RFB2 pour définir la tension de sortie. La formule est:
Vout = 1,225V * (1 + RFB1 / RFB2)
Nous fixons RFB2 = 49,9kΩ (bonne valeur à partir de la fiche technique), nous calculons maintenant RFB1 pour la sortie 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 mais 439kΩ n'est pas standard, nous utilisons donc 453kΩ, ce qui est suffisamment proche.
À quelle vitesse ce circuit commutant
Ce convertisseur Buck fonctionne en commutant, nous devons donc régler la vitesse de commutation. Le temps où il reste (tonne) est:
Ton = vout / (vin * fsw)
Nous prenons Vout = 12V, VIN = 100V, FSW = 300KHz SO:
Tonne = 12v / (100v * 300000)
TON = 400ns
Maintenant, le temps libre (Toff) est:
TOFF = TON * (VIN / VOUT - 1)
Remplacer les valeurs:
TOFF = 400NS * (100V / 12V - 1)
Toff = 400ns * 7,33
Toff = 2,93 µs
Le cycle de service (d) est:
D = VOUT / VIN
D = 12v / 100v
D = 0,12 (12%)
Ainsi, le MOSFET est en cours pour 12% et désactivé pendant 88%.
Choisir des composants
Inducteur (LO)
Nous trouvons LO en utilisant ceci:
Lo = (vinmax - vout) * d / (Δil * fsw)
Nous prenons ΔIL = 0,4A,
Lo = (100v - 12v) * 0,12 / (0,4a * 300000)
Lo = 68µh
Nous utilisons donc une inductance de 68 µH.
Condensateur de sortie (cout)
Nous avons besoin de cout pour réduire l'ondulation:
Cout = (iout * d) / (ΔVout * fsw)
Pour ΔVout = 50 mV,
Cout = 8µf
Mais mieux vaut utiliser 47 µF pour être en sécurité.
Condensateur d'entrée (CIN)
Pour CIN, nous utilisons:
Cin = (iout * d) / (Δvin * fsw)
Pour ΔVin = 5V,
Manger = 2,2 μ
Condensateur bootstrap (CBST)
Nous prenons simplement 2.2NF de la recommandation de la fiche technique.
Vérification de l'efficacité
L'efficacité (η) est:
H = (moue / broche) * 100%
Moue = vout * iout = 12w
Pour une efficacité de 80%,
Broche = 12W / 0,80 = 15W
Courant d'entrée:
Iin = broche / vin
Iin = 15w / 100v
Iin = 0,15a
Disposition de PCB, super importante!
Maintenant, si la disposition des PCB est mauvaise, nous obtenons un bruit élevé, de mauvaises performances ou même une défaillance. Donc:
Faites des traces à courant élevé court et large.
Placer les condensateurs près de la puce.
Utilisez un plan de masse pour réduire le bruit.
Ajouter les vias thermiques sous le LM5164 pour aider à refroidir.
Problèmes de test et de résolution
Commencez avec une faible tension d'entrée (15V).
Vérifiez si nous obtenons une sortie 12V.
Utilisez un oscilloscope pour voir la forme d'onde de commutation.
