Nu här ser vi först kretsen med LM5164, sedan går vi steg för steg och väljer delar som induktor, kondensator, motstånd och slutligen pratar vi om PCB -layout och felsökning. Okej, låt oss börja.
Vad vi får med LM5164
Detta LM5164 -chip är super användbart eftersom det kan ta 15V till 100V ingång, och vi kan ställa in utgångsspänning från 1.225V till vad vi vill (under VIN). Men här ställde vi in den på 12V 1A. Nu några bra saker om detta chip:
Fungerar från 15V till 100V så mycket flexibel.
Vi kan justera utgången med två motstånd.
Ger 1A nuvarande, tillräckligt bra för många saker.
Har låg IQ så slösar inte mycket kraft.
Använder konstant-på-tid (COT) -kontroll, vilket innebär snabbt svar på belastningsförändringar.
Har MOSFETS inuti så inget behov av externa dioder.
Så detta chip är ganska snyggt när vi vill ha högspänningsingång men behöver en säker 12V -utgång.
Vad denna krets har
Nu när vi använder denna LM5164 ansluter vi inte bara den direkt, vi behöver andra delar för att det ska fungera ordentligt. Här är vad vi sätter:
Lo (induktor) → Denna del lagrar energi och hjälper till att byta arbete smidigt.
CIN (ingångskondensator) → Detta stabiliserar ingångsspänningen så att LM5164 inte ser plötsliga spänningsdopp.
COUT (utgångskondensator) → Detta minskar krusningen, så vi får ren 12V DC.
RFB1, RFB2 (återkopplingsmotstånd) → Dessa inställda utgångsspänningar.
CBST (bootstrap-kondensator) → Detta hjälper högsidan MOSFET att fungera ordentligt.
RA, CA, CB (kompensationsnätverk) → Dessa behövs för att hålla kretsen stabil.
Om vi väljer fel värden får vi dålig utgång - antingen spänningshopp, hög krusning, eller så börjar det inte ens. Så vi beräknar allt ordentligt.
Hur vi ställer in utgångsspänningen
Nu har LM5164 en återkopplingsstift (FB) och vi ansluter RFB1 och RFB2 där för att ställa in utgångsspänningen. Formeln är:
Vout = 1.225V * (1 + RFB1 / RFB2)
Vi fixar RFB2 = 49,9kΩ (bra värde från datablad), nu beräknar vi RFB1 för 12V -utgång:
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 men 439kΩ är inte standard så vi använder 453kΩ vilket är tillräckligt nära.
Hur snabbt denna krets växlar
Denna buckomvandlare fungerar genom att byta, så vi måste ställa in växlingshastighet. Den tid det stannar på (ton) är:
Ton = vout / (vin * fsw)
Vi tar vout = 12V, VIN = 100V, FSW = 300KHz Så:
Ton = 12V / (100V * 300000)
Ton = 400ns
Nu är off-time (toff):
Toff = ton * (vin / vout - 1)
Ersätta värden:
TOFF = 400NS * (100V / 12V - 1)
TOFF = 400NS * 7.33
Toff = 2,93 μs
Tullcykeln (D) är:
D = vout / vin
D = 12V / 100V
D = 0,12 (12%)
Så MOSFET är på i 12% tid och av i 88% tid.
Välja komponenter
Induktor (lo)
Vi hittar LO som använder detta:
Lo = (vinmax - vout) * d / (Δil * fsw)
Vi tar ΔIL = 0,4A,
Lo = (100V - 12V) * 0,12 / (0,4A * 300000)
Lo = 68 uh
Så vi använder en 68 uh induktor.
Utgångskondensator (cout)
Vi behöver cout för att minska krusningen:
Cout = (iout * d) / (Δvout * fsw)
För ΔVout = 50mV,
Cout = 8μF
Men bättre att använda 47μF för att vara säker.
Ingångskondensator (CIN)
För cin använder vi:
Cin = (iout * d) / (Δvin * fsw)
För Δvin = 5v,
Äta = 2,2μ y
Bootstrap -kondensator (CBST)
Vi tar bara 2,2 NF från databladets rekommendation.
Kontrolleffektivitet
Effektivitet (η) är:
H = (pout / pin) * 100%
Pout = vout * iout = 12w
För 80% effektivitet,
Stift = 12W / 0,80 = 15W
Inmatningsström:
Iin = stift / vin
Iin = 15W / 100V
Iin = 0,15a
PCB -layout, super viktigt!
Nu om PCB -layout är dålig får vi höga brus, dålig prestanda eller till och med misslyckande. Så:
Gör spår med hög ström kort och bred.
Placera kondensatorer nära chipet.
Använd ett markplan för att minska bruset.
Tillsätt termiska vias under LM5164 för att hjälpa till att kylas.
Testa och fixa problem
Börja med låg ingångsspänning (15V).
Kontrollera om vi får 12V -utgång.
Använd ett oscilloskop för att se växlingsvågform.
