SG3524 Control Mini Boost Converter Topology [EP2]

โครงงานนี้เป็นการต่อยอดมาจากตอนที่ 1 ของการนำไอซีเบอร์ SG3524 มาออกแบบเพื่อให้ทำงานกับวงจรบูทคอนเวอร์เตอร์ (Boost Converter Topology) โดยจะเป็นการนำเสนอในลักษณะของการต่อทดลองที่แบ่งออกเป็น 2 ส่วนคือ ส่วนของตัวบอร์ดควบคุม SG3524 (บอร์ดต้นแบบจากตอนที่ 1) และส่วนของบอร์ดขับกำลังบูทคอนเวอร์เตอร์ ทั้งนี้เพื่อให้เข้าใจการทำงานได้ง่ายและสามารถนำบอร์ดแต่ละส่วนไปประยุกต์ใช้งานอื่นได้ โดยเฉพาะส่วนของบอร์ดควบคุมจะนำไปต่อร่วมกับคอนเวอร์เตอร์ในแบบอื่นสำหรับศึกษาในตอนต่อไป

ในรูปที่ 1 และรูปที่ 2 เป็นการเตรียมอุปกรณ์ต่างๆ สำหรับประกอบวงจรขับกำลังบูทคอนเวอร์เตอร์ โดยจะใช้การประกอบบนแผ่นวงจรพิมพ์ PCB โดยจะต้องวางเลเอาต์ตัวอุปกรณ์ต่างๆ ให้เป็นระเบียบและภาคการทำงาน จากนั้นจะใช้วิธีการเซาะเป็นร่องสำหรับให้เป็นวงจรบูทคอนเวอร์เตอร์ที่ต้องการ ทั้งนี้ช่วยให้สร้างแผ่นวงจรพิมพ์ได้เร็วขึ้น

รูปที่ 3 แสดงการประกอบอุปกรณ์ต่างๆ ใกล้เสร็จเรียบร้อย ซึ่งยังคงเหลือสายไฟสำหรับส่งสัญญาณขับพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่นและการรับสัญญาณป้อนกลับแรงดัน (Vo) และกระแสทางด้านเอาต์พุต (Io) สำหรับส่งมายังบอร์ดควบคุม เพื่อให้วงจรทั้งหมดทำงานได้ตามที่ออกแบบ ซึ่งในรูปที่ 3 จะเป็นการประกอบวงจรในเวอร์ชั่นที่ 1 แล้วนำไปทดลองเบื้องต้นก่อน

รูปที่ 4 เป็นวงจรที่ปรับปรุงอุปกรณ์ใหม่บางส่วนเป็นเวอร์ชั่นที่ 2 โดยจะเปลี่ยนตัวเหนี่ยวนำบูทคอนเวอร์เตอร์ตัวใหม่ จากนั้นทำการทดลองและศึกษาการทำงานของการนำไอซี SG3524 ที่ได้นำมาใช้งานอีกครั้ง โดยการทดลองทั้งหมดจะอธิบายเป็นลำดับถัดไป

ในรูปที่ 5 และรูปที่ 6 เป็นการเตรียมการทดลองโดยจะใช้แรงดันอินพุตที่ประมาณ 14V จากนั้นวัดสัญญาณพัลซ์ขับขาเกตที่ขาแอโนด (A) ที่ตำแหน่ง D1 ในรูปที่ 18 ที่ช่องวัดสัญญาณ 1 (CH1) จากนั้นที่ช่องวัดสัญญาณ 2 (CH2) จะเป็นการวัดสัญญาณที่เกิดขึ้นตำแหน่งขาแอโนด (A) ที่ตำแหน่ง D3 โดยในรูปจะโพรบวัดสัญญาณไว้ที่ X10

สำหรับรูปที่ 7 ถึงรูปที่ 9 เป็นการเตรียมเครื่องมือและอุปกรณ์สำหรับทดลองวงจรในส่วนของการวัดค่าแรงดันเอาต์พุตที่กำหนดในรูปที่ 7 ซึ่งกำหนดไว้ที่ประมาณ 25V การวัดกระแสทางด้านเอาต์พุตเมื่อจ่ายกระแสให้กับโหลดในการทดลองในรูปที่ 8 และโหลดตัวต้านทานขนาด 40 โอห์ม และ 20 โอห์มแสดงในรูปที่ 10

ในรูปที่ 10 ถึงรูปที่ 12 เป็นการทดลองที่ 1 โดยจะให้วงจรจ่ายกระแสโหลดที่ 0.63A จากนั้นทำการวัดค่าแรงดันที่เอาต์พุตซึ่งมีค่าเท่ากับ 25.3V (ทดสอบค่า Load Regulation) รวมทั้งสังเกตการเปลี่ยนแปลงสัญญาณพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่นตามรูปที่ 12 เพื่อตอบสนองการทำงานที่กระแสโหลด 0.63A

สำหรับในรูปที่ 13 ถึงรูปที่ 15 เป็นการทดลองที่ 2 โดยปรับการจ่ายกระแสโหลดเพิ่มขึ้นที่ 1.17A และวัดค่าแรงดันที่เอาต์พุตจะมีค่าเท่ากับ 23.1V และสังเกตการเปลี่ยนแปลงสัญญาณพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่นที่ตอบสนองการทำงานของตัววงจร โดยสัญญาณพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่นจากการทดลองที่ 1 และ 2 จะเปลี่ยนแปลงไม่มากนัก

รูปที่ 16 และรูปที่ 17 แสดงลักษณะของบอร์ดต้นแบบทั้ง 2 ส่วนที่ประกอบขึ้นและใช้ในการทดลอง โดยในการทดลองครั้งนี้ได้ต่อสัญญาณขับที่ขาเกตให้กับเพาเวอร์มอสเฟตเพียง 1 ตัวเท่านั้น ซึ่งดูได้จากในรูปที่ 18 ที่ตำแหน่ง OUT1 ของ Q4 และต่อเข้าที่ R13 แสดงในรูปที่ 19

สำหรับโครงงานนี้เป็นการทดลองนำไอซีเบอร์ SG3524 มาต่อใช้งานกับวงจรบูทคอนเวอร์เตอร์ขนาดเล็ก ทั้งนี้เพื่อเป็นการศึกษารูปแบบการทำงานของไอซีตัวนี้อีก 1 เบอร์ ทั้งนี้ตัวไอซีเบอร์ SG3524 เป็นไอซีควบคุมสวิตชิ่งโหมดที่นิยมใช้งานอีกเบอร์หนึ่งด้วยเช่นกัน เมื่อเทียบกับเบอร์ทั่วไปเช่น SG3525 และ TL494 ซึ่งทำงานในโหมดแรงดัน (Voltage Mode Controller) และการทดลองนี้คงจะเป็นความรู้เบื้องต้นให้กับท่านผู้อ่านนำไปทดลองคอนเวอร์เตอร์แบบอื่นได้บ้างครับ.

Reference

1. https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sg2524.pdf?ts=1670174378355&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F
2. https://www.st.com/resource/en/datasheet/sg3524.pdf
3. https://th.rs-online.com/web/p/pwm/6200492
4. https://th.mouser.com/ProductDetail/Texas-Instruments/UC3524AN?qs=fZz%252BEhgUXdhTxUI5sHCCyw%3D%3D
5. https://www.ti.com/seclit/ug/slyu036/slyu036.pdf
6. https://www.ti.com/lit/an/snva731/snva731.pdf?ts=1672554711569
7. https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/ncv5171-d.pdf