L296 High Current Stepdown Power Switching Regulator [LEP]

โครงงานนี้เป็นการใช้งานไอซี L296 ซึ่งเป็นไอซีแบบสวิตชิ่งโหมดสเต็ปดาวน์เร็กกูเลตเตอร์ มาทำหน้าที่ลดแรงดันทางด้านอินพุต (Vi) จาก 20Vdc ให้แรงดันเอาต์พุต (Vo) มีค่าเท่ากับ 12Vdc หรือบักคอนเวอร์เตอร์ โดยโครงงานนี้เป็นเนื้อหาต่อจากบทความแนะนำไอซี L296 ที่ผ่านมา ทั้งนี้เพื่อให้เข้าใจการทำงานและสามารถต่อใช้งานไอซีสำหรับใช้งานต่างๆ ได้อยางถูกต้อง

ในรูปที่ 1 เป็นวงจรที่ออกแบบและใช้ในการทดลองโครงงาน โดยใช้อุปกรณ์ต่อร่วมกับไอซีที่มีอยู่แล้วทำการทดลอง สังเกตการทำงานและปรับแต่งการทำงานของวงจรให้สามารถใช้งานได้ โดยในวงจรจะสังเกตเห็นว่า ตัวเหนี่ยวนำ L1 จะมีค่าประมาณ 500uH ซึ่งมากกว่าวงจรแนะนำการออกแบบในดาต้าซีตพอควร (ในวงจนแนะนำเท่ากับ 300uH) โดยจากการทดลองสามารถทำงานได้ปกติ

รูปที่ 2 แสดงวงจรต้นแบบที่ประกอบขึ้นบนแผ่นวงจรพิมพ์ PCB แบบอเนกประสงค์ ใช้ตัวต้านทานโหลดขนาด 10 โอห์ม 20 วัตต์ 2 ตัวต่อแบบอนุกรมกันในการทดสอบ และใช้ออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่น (CH1) เพื่อสังเกตค่าการตอบสนองต่อโหลดและวัดค่าแรงดันเอาต์พุตที่ได้ (CH2) และการเปลี่ยนแปลงค่าต่างๆ ที่เกิดขึ้น

รูปที่ 3 และรูปที่ 4 เป็นการทดลองที่ 1 โดยให้วงจรจ่ายกระแสโหลดที่ 0.58A ดังแสดงในรูปที่ 3 จากนั้นวัดสัญญาณพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่นที่ CH1 ซึ่งความถี่สวิตชิ่งประมาณ 93kHz ขนาดสัญญาณพัลซ์บวกมีค่า 6.516uS และสัญญาณพัลซ์ลบมีค่า 4.143uS ขนาด Vp-p เท่ากับ 20V (เท่ากับแหล่งจ่ายทางด้านอินพุต) ส่วนค่าแรงดันเอาต์พุตที่ CH2 จะมีเท่ากับ 12.2V

รูปที่ 5 และรูปที่ 6 เป็นการทดลองที่ 2 เช่นเดียวกับการทดลองที่ 1 โดยให้วงจรจ่ายกระแสโหลดเพิ่มขึ้นที่ 2.43A ดังแสดงในรูปที่ 5 จากนั้นวัดสัญญาณพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่นที่ CH1 ซึ่งความถี่สวิตชิ่งประมาณ 93kHz เท่าเดิม ขนาดสัญญาณพัลซ์บวกมีค่า 6.849uS และสัญญาณพัลซ์ลบมีค่า 3.804uS ส่วนค่าแรงดันเอาต์พุตที่ CH2 จะมีเท่ากับ 12.2V ยังคงเท่าเดิม

สำหรับในรูปที่ 7 แสดงลักษณะของการทดลองโครงงานและตำแหน่งของการวัดสัญญาณจากวงจรต้นแบบ ซึ่งจากการทดลองที่กระแสเอาต์พุตเท่ากับ 2.43A นั้น ความร้อนที่เกิดขึ้นกับตัวไอซีไม่สูงมากนักและสามารถใช้งานต่อเนื่องได้เป็นปกติ สำหรับโครงงานการทดลองใช้งานไอซี L296 นี้เป็นโครงงานเล็กๆ เพื่อเรียนรู้ฟังก์ชั่นการทำงานภายในของตัวไอซี และสามารถนำความรู้เกี่ยวกับไอซีไปประยุกต์ใช้งานต่างๆ ในโอกาสต่อไปอีกครั้ง

Reference

1. https://www.st.com/resource/en/datasheet/l296.pdf
2. https://www.st.com/en/power-management/l296.html
3. https://2024.hotenda.com/datasheet-html/2278797/7/L296.html
4. https://www.mouser.com/datasheet/2/389/l296-1849368.pdf
5. https://ww1.microchip.com/downloads/en/Appnotes/Buck-ConvDesign-Feedback-Ctrl-Using-CIP-DS00003725A.pdf
6. https://ww1.microchip.com/downloads/en/Appnotes/00793a.pdf
7. https://www.farnell.com/datasheets/491580.pdf
8. https://www.ti.com/lit/an/slva477b/slva477b.pdf