Mini DC to DC Synchronous Buck Converter by Using LM2575HVT

สำหรับโครงงานนี้เกิดขึ้นจากไอเดียของการที่จะทำให้ไอซี LM2575HVT สามารถจ่ายกำลังทางด้านเอาต์พุตเพิ่มขึ้น ซึ่งเดิมนั้นตัวไอซี LM2575HVT จะสามารถจ่ายกระแสทางด้านเอาต์พุตได้ 1A (Maximum Output Current) ด้วยการนำไอซี LM2575HVT มาทำหน้าที่เป็นตัวควบคุม, รับสัญญาณป้อนกลับและจ่ายสัญญาณขับเท่านั้น จากนั้นจะออกแบบวงจรขับกำลังใหม่ให้สามารถรับสัญญาณควบคุมจากไอซีตัวนี้ได้ โดยชุดขับกำลังจะเป็นแบบซิงโครนัส บักคอนเวอร์เตอร์ (Synchronous Buck Converter) ซึ่งจะช่วยให้การจ่ายกำลังทางด้านเอาต์พุตมีประสิทธิภาพการทำงานสูงขึ้น

Mini DC to DC Synchronous Buck Converter by Using LM2575HVT — รูปที่ 1 เตรียมอุปกรณ์สำหรับประกอบโครงงาน (วงจรขับกำลัง)

รูปที่ 1 และรูปที่ 2 เป็นการเตรียมอุปกรณ์สำหรับหรับประกอบวงจรต้นแบบในส่วนของวงจรขับกำลังซิงโครนัสบักคอนเวอร์เตอร์ (Synchronous Buck Converter) โดยจะประกอบบนแผ่นวงจรพิมพ์อเนกประสงค์ ซึ่งลักษณะของบอร์ดที่ประกอบเสร็จแล้วดังแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 3 เป็นการทดลองวงจรในส่วนของบอร์ดขับกำลังที่ประกอบเสร็จ ร่วมกับโครงงาน Prototype Mini Buck Converter Using LM2575HVT-ADJ (ซึ่งได้นำเสนอก่อนหน้านี้) เพื่อตรวจสอบการทำงานร่วมกันของการส่งสัญญาณได้อย่างถูกต้อง วงจรให้ประสิทธิภาพการทำงานดี รวมทั้งจ่ายกำลังทางด้านเอาต์พุตเพิ่มมากขึ้น เมื่อเทียบกับโครงงานที่นำเสนอก่อนหน้านี้

รูปทึ่ 4 และรูปที่ 5 แสดงบอร์ดควบคุมที่ใช้ไอซี LM2575HVT ที่ประกอบขึ้นมาใหม่ สำหรับใช้งานร่วมกับบอร์ดขับกำลังที่นำไปทดลองการทำงานเบื้องต้นแล้ว โดยบอรืดควบคุมที่ประกอบใหม่นี้จะใช้แผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) แบบใช้งานทั่วไปแล้วนำมาทำลายวงจรด้านบนด้วยเครื่องเจียรขนาดเล็ก

Datasheet for Switching Regulator LM2575HVT

รูปที่ 6 และรูปที่ 7 ลักษณะการเชื่อมต่อระหว่างบอร์ดควบคุมด้วยไอซี LM2575HVT และบอร์ดขับกำลังซิงโครนัสบักคอนเวอร์เตอร์ที่ประกอบขึ้นมาใหม่ทั้ง 2 ส่วน และลักษณะของทั่วไปของการทดลองให้กับวงจรที่ออกแบบใหม่สำหรับโครงงานนี้

สำหรับในรูปที่ 8 รูปที่ 13 จะเป็นการเตรียมการทดลองวงจรที่ประกอบขึ้น โดยจะทำการทดลองในเบื้องต้นก่อน ด้วยการกำหนดค่าแรงดันอินพุตและเอาต์พุตสำหรับการทดลอง ตรวจสอบลักษณะของสัญญาณขับพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่นให้อยู่ในระดับที่ถูกต้องเป็นปกติก่อนนำไปทดลองจ่ายกระแสโหลดอีกครั้ง

ในรูปที่ 15 จะเห็นว่าค่าแรงดันเอาต์พุตวัดได้ 12.29V ลดบ้างเล็กน้อยในขณะจ่ายกระแสโหลดที่ 5.49A (ประมาณ 67.47 วัตต์) เมื่อเทียบกับวงจรอยู่ในสถานะสแตนบาย (แรงดันเอาต์พุตลดลง 0.08V)

รูปที่ 14 รูปที่ 17 แสดงการทดลองที่ 1 ด้วยการให้วงจรจ่ายกระแสโหลดที่ 5.49A และแรงดันเอาต์พุตที่ 12.29V จากนั้นสังเกตการทำงานขอวงจรในเรื่องของความร้อนที่เกิดขึ้นกับตัวขับสวิตชิ่งกำลัง (เพาเวอร์มอสเฟต) รวมทั้งสัญญา่ณพัลวิดมอดูเลตชั่นที่ตอบสนอง เพื่อให้แรงดันเอาต์พุตยังคงที่ ซึ่งจากการทดลองความร้อนตัวขับสวิตชิ่งกำลังไม่สูงมากนัก สามารถทำงานต่อเนื่อง (Continuous Power : COP) ได้เป็นปกติ

รูปที่ 18 และรูปที่ 19 เป็นการทดลองที่ 2 โดยจะทดลองให้วงจรจ่ายกระแสเพิ่มขึ้นที่ 10.77A และสังเกตการทำงานของวงจรอีกครั้งไม่ให้เกิดความร้อนที่ผิดปกติใดๆ และในรูปที่ 19 จะเห็นว่าค่าแรงดันเอาต์พุตจะลดลงเล็กน้อย (0.03V) เมื่อเทียบกับการทดลองที่ 1

สำหรับในรูปที่ 18 ถึงรูปที่ 22 เป็นการทดลองที่ 2 โดยจะเพิ่มปริมาณการจ่ายกระแเอาต์พุตของตัววงจรให้สูงขึ้นเท่ากับ 10.77A (ประมาณ 132.04 วัตต์) และสังเกตการทำงานของวงจรอีกครั้ง โดยจากการทดลองวงจรยังสามารถทำงานได้ แต่ความร้อนที่เกิดขึ้นกับตัวขับสวิตชิ่งกำลัง ค่อนข้างจะสูงขึ้นในกรณีนี้จะต้องใช้ฮีตซิ้งขนาดที่ใหญ่เพิ่มขึ้นและพัดลมระบายความร้อนช่วยก็สามารถนำไปใช้งานแบบต่อเนื่องได้เช่นกัน

สำหรับโครงงานนี้เป็นการประยุกต์ใช้งานให้กับไอซี LM2575HVT อีกแบบหนึ่ง ซึ่งเป็นไอซีเบอร์นี้สามารถหาซื้อได้ทั่วไป และเป็นการพัฒนาจากโครงงานเดิมที่เคยนำเสนอ (https://www.electronicsdna.com/prototype-mini-buck-converter-using-lm2575hvt-adj/) ซึ่งในโครงงานนี้เป็นการทดลองออกแบบให้วงจรรับค่าแรงดันอินพุตที่ประมาณ 40V และกำหนดค่าแรงดันเอาต์พุตที่ประมาณ 12V และจ่ายกระแสที่ 5A ต่อเนื่อง โดยวงจรขับกำลังจะเป็นแบบซิงโครนัสบักคอนเวอร์เตอร์ ซึ่งเป็นแนวทางเบื้องต้นให้ผู้อ่านพัฒนาตัววงจรสำหรับจ่ายกำลังตามที่ต้องการครับ.

Reference

Post Views: 704

Published by nattapon