Smallest DC-DC boost converter by using OB2263

จากบทความที่นำเสนอก่อนหน้านี้เกี่ยวกับไอซีควบคุมแบบสวิตชิ่งเบอร์ OB2263 ซึ่งทำงานในโหมดกระแส (Current Mode) ในโครงงานนี้จึงนำไอซีเบอร์ดังกล่าวมาประยุกต์ใช้งานกันต่อ กับการออกแบบวงจรดีซี ทู ดีซี คอนเวอร์เตอร์ (DC to DC) ขนาดเล็ก โดยใช้คอนเวอร์เตอร์แบบบูทคอนเวอร์เตอร์ (ฺBoost converter) เพื่อให้เข้าใจการทำงานของไอซีและการปรับแต่งวงจรให้ใช้งานได้ตามที่ต้อง

The Smallest DC-DC boost converter by OB2263 — รูปที่ 1 สั่งซื้อไอซี OB2263 สำหรับทดลอง 3 ตัว

รูปที่ 1 เตรียมไอซีสำหรับทดลองด้วยการสั่งซื้อผ่านออนไลน์ 3 ตัว โดยราคาของไอซีไม่แพงมานัก (ไม่เกิน 50บาท) และอุปกรณ์ต่างๆ ที่ใช้งานร่วมอีกเล็กน้อย ทั้งนี้วงจรที่ออกแบบมีขนาดเล็กจึงหาอุปกรณ์ส่วนใหญ่บนโต๊ะที่ยังพอใช้งานได้

รูปที่ 2 เริ่มต้นต่อวงจรในส่วนของไอซี OB2263 ก่อนเป็นอันดับแรก ทั้งนี้เพื่อเป็นการทดลองการทำงานของตัวไอซีเบื้องต้น ในเรื่องของแรงดันอินพุตใช้งาน, การตรวจจับกระแสเพาเวอร์สวิตชิ่ง, ความถี่สวิตชิ่งและสัญญาณขับที่ขาเกต เป็นต้น

รูปที่ 3 แสดงลักษณะของวงจรต้นแบบบูทคอนเวอร์เตอร์ ที่ต่อบนแผ่นเบรดบอร์ดในการทดลอง ซึ่งจะมีส่วนของการจ่ายไฟเลี้ยงให้วงจร, การวัดค่าแรงดันอินพุตและเอาต์พุต การวัดสัญญาณที่ขาขับเกตรวมทั้งแรงดันที่ตกคร่อมตัวต้านทานตรวจจับกระแสเพาเวอร์มอสเฟต

รูปที่ 4 แสดงค่าแรงดันอินพุตที่จ่ายให้กับวงจรบูทคอนเวอร์เตอร์ โดยในการทดลองจะใช้ค่าแรงดันที่ 16.32V/2A

รูปที่ 5 แสดงค่าแรงดันเอาต์พุตที่เกิดขึ้น ซึ่งในโครงงานจะกำหนดไว้ที่ประมาณ 25V และการกำหนดค่าแรงดันเอาต์พุตนี้ จะมีตัวต้านทานปรับค่าได้ (POT = 2K, 25Turn) เพื่อให้เราปรับค่าได้ง่ายขึ้นตามต้องการ

รูปที่ 6 แสดงการต่อวงจรสำหรับทดลองโดยโหลดที่ใช้ในการทดลองจะเป็นตัวต้านทานค่าคงที่ 110 โอห์ม ขนาด 60 วัตต์ ขนานและอนุกรมกัน 10 ตัว และใช้แคล้มมิเตอร์ในการวัดกระแสที่วงจรบูทคอนเวอร์เตอร์จ่ายไปยังโหลดในการทดลอง

รูปที่ 7 แสดงรูปสัญญาณที่เกิดขึ้นของวงจรบูทคอนเวอร์เตอร์ขณะสแตนบาย (Standby mode) โดยที่ช่องวัดสัญญาณที่ 1 (CH1) จะเป็นสัญญาณขับที่ขาเกตสำหรับเพาเวอร์มอสเฟต และช่องวัดสัญญาณที่ 2 (CH2) เป็นการวัดค่าแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานที่ขาซอร์ส (S) ของเพาเวอร์มอสเฟตเพื่อตรวจจับกระแสให้กับตัวเหนี่ยวนำ

รูปที่ 8 เป็นลักษณะของสัญญาณที่เกิดขึ้นเมื่อให้วงจรกำลังไฟฟ้ากับโหลดประมาณ 6 วัตต์ เราจะเห็นขนาดความกว้างของดิวตี้ไซเกิลเพิ่มขึ้น (CH1) และลักษณะของสัญญาณกระแสที่ไหลผ่านตัวเหนี่ยว (CH2) นำยังคงเป็นเชิงเส้น

รูปที่ 9 แสดงลักษณะของสัญญาณที่เกิดขึ้นเมื่อให้วงจรจ่ายกำลังไฟฟ้าเพิ่มขึ้นมาที่ประมาณ 12 วัตต์ ความกว้างของดิวตี้ไซเกิลเพิ่มขึ้นมากกว่ารูปที่ 8 รวมทั้งปริมาณกระแส ซึ่งจากการทดลองทั้ง 2 ครั้ง ค่าแรงดันเอาต์พุตเปลี่ยนแปลงน้อยกว่า 5 เปอร์เซนต์

รูปที่ 10 เป็นลักษณะทั่วไปของการทดลองวงจรบูทคอนเวอร์เตอร์ โดยใช้ดิจิตอลออสซิลโลสโคป, มัลติมิเตอร์สำหรับวัดค่าแรงดันอินพุตและเอาต์พุต รวมทั้งแหล่งจ่ายไฟเลี้ยงกระแสตรง 20V/2A

รูปที่ 11 เป็นวงจรที่ออกแบบโดยใช้ตัวเหนี่ยวนำขนาด 75uH (L1) สำหรับเพิ่มแรงดันและใช้ไดโอด D1 ในการเร็กติไฟร์และส่งไปยังตัวเก็บประจุ C1 และ C2 ทำหน้าที่ฟิลเตอร์ โดยตัวเพาเวอร์มอสเฟต Q2 จะทำหน้าที่สวิตชิ่งกำลังสำหรับไบอัสกระแสให้กับตัวเหนี่ยวนำ (L1) และใช้ตัวต้านทาน R1 ในการตรวจจับกระแสที่ไหลผ่านเพาเวอร์มอสเฟต Q2 และตัวเหนี่ยวนำ L1 สำหรับไอซีควบคุมนั้นจะรับสัญญาณป้อนกลับ (FB) แรงดันเอาต์พุตผ่าน R5 และ RP1 เข้ามาไบอัสให้กับทรานซิสเตอร์ Q1 มาที่ขา FB โดยไอซีจะส่งสัญญาณขับเกตออกมาที่ขา 1 ไปยังเพาเวอร์มอสเฟต และรับสัญญาณตรวจจับกระแสเข้ามาที่ขา 4 ส่วนที่ขา 5 (RI) จะใช้ค่า 100kOHM เป็นค่ากำหนดเบื้องต้น

สำหรับโครงงานนี้เป็นวงจรขนาดเล็กสำหรับศึกษาการทำงานของไอซี OB2263 และการต่อวงจรในลักษณะของบูทคอนเวอร์เตอร์ โดยจากการทดลองนั้น ตัวไอซีสามารถใช้งานได้ไม่ยากนัก แต่ในช่วงการทดลองจะต้องปรับขนาดแรงดันให้กับไอซีบางครั้ง เพื่อให้ไอซีเริ่มทำงานใหม่ ในส่วนของวงจรบูทคอนเวอร์เตอร์ สามารถทำงานได้ดี แต่ในกรณีที่เราต้องการจ่ายกำลังไฟฟ้าเอาต์พุตสูงๆ สามารถใช้วงจรนี้ปรับแต่งให้เหมาะสมตามต้องการครับ.

แนะนำเนื้อหาที่เกี่ยวข้องกับไอซี OB2263 เพิ่มเติมครับ. —> https://www.electronicsdna.com/tag/ob2263

Reference

Post Views: 656

Published by nattapon