طراحی رگولاتور Buck ،12V به 5v/1A:
در این بخش ابتدا مدار داخلی و پایه های IC[1] بشماره LM3524D را مورد بررسی قرار می دهیم و سپس با استفاده از همین IC به طراحی یک رگولاتور نوع Buck برای ولتاژ ورودی 12V به خروجی 5V با جریان خروجی 1A می پردازیم و در پایان نیز نتایج آزمایش را بیان خواهیم کرد .
1-5) تراشه ی LM3524D :
این تراشه یکی از محصولات شرکت national semiconductor است که بیشتر برای کاربردهای سوئیچینگ ساخته شده است این تراشه یک موج PWM را تولید می کند که با توجه به مدارات داخلی این تراشه ، می توانیم فرکانس این موج را تنظیم کنیم .
تراشه ی LM3524D یک ورژن[2] بهبود یافته از خانواده ی LM3524 استاندارد است ، که مشخصات آن به طور قابل ملاحظه ای بهبودیافته و پایه هایی نیز برای سازگاری با سریهای موجود دیگر این خانواده ، در این تراشه تعبیه شده است .
ترکیبات جدید بکار رفته در این تراشه ، باعث کاهش مدارهای اضافی خارجی نسبت به سری های قبلی شده است .
این تراشه دارای یک ولتاژ مرجع 5 v با دقت می باشد . در این تراشه دو ترانزیستور وجود دارد که می توانند جریانی تا حد 200 mA را به مدار خارجی بدهند و با این عمل می توان را کاهش داد و ولتاژ شکست را تا حد 60V افزایش داد.
رنج ولتاژ مُد مشترک تقویت کننده خطا می تواند تا حد 5.5V بالا برود که این عمل نیاز به تقسیم کننده مقاومتی از ولتاژ مرجع 5 v را رفع می کند .
در این تراشه ، خط بایاس مدار از پایه shut-down ایزوله شده است و این از تقویت پالس اسیلاتور[3] و فرکانس از توزیع شدن بوسیله ی shut-down جلوگیری می کند و همچنین در فرکانسهای بالا ( حدود 300KHz ) ماکزیمم Duty Cycle در خروجی تا حد 44% در مقایسه با ماکزیمم 35% ، Duty Cycle دیگر خانواده LM3524 ها ، بهبود یافته است .
در حقیقت LM3524D ، از طریق پایه 3 می تواند بطور خروجی سنکرون شود و همچنین یک مدار لَچ[4] به تراشه اضافه شده است تا که مقدار پالس در پریود حتی در محیطهای نویزی تغییر نکند و ثابت بماند .
در تراشه ی LM3524D موقع ای که یک حالت shut-down اتفاق می افتد حالت فلیپ – فلاپ[5] T فقط بعد از کلاک پالس اول که به آن برسد تغییر خواهد کرد و این طرح از دو برابر شدن خروجی در یک لحظه جلوگیری می کند و این عمل کاهش قابل ملاحظه ای در اشباع هسته در طرحهای پوش – پول ایجاد می کند .
اگر مطالب گفته شده فوق را بطور مختصر بیان نماییم ، می توان گفت که LM3524D دارای ویژگیهای زیر می باشد :
- بطور کلی قابل استفاده با خانواده LM3524 استاندارد .
- دارای رگولاتور ولتاژ درونی 5 V با دقت با shut-down حرارتی .
- جریان خروجی DC تا حد 200mA.
- رنج ورودی مُد مشترک پهن برای تقویت کننده خطا .
- یک پالس در پریود (جلوگیری از نویز) .
- بهبود ماکزیمم Duty Cycle در فرکانسهای بالا .
- جلوگیری از Double Pulse .
- سنکرون شدن از طریق پایه 3 تراشه .
1-1-5) شکل ظاهری و دیاگرام اتصال LM3524D :
همانگونه که در شکل (1-5) نشان داده شده است ، تراشه LM3524D ، مستطیل شکل و دارای 16 پایه جهت اتصال می باشد در زیر عملکرد پایه های این IC را بوطر مختصر بررسی می کنیم :
پایه ی شماره 1 : پایه غیر معکوس کننده[6] تقویت کننده خطا است که توسط یک شبکه مقاومتی که به ولتاژ مرجع وصل می شوند ضریبی (کوچکتر از یک) را به این پایه می آورند .
پایه ی شماره 2 : پایه معکوس کننده[7] تقویت کننده خطا است که توسط یک شبکه مقاومتی یک مسیر بند ولتاژ خروجی را ایجاد می کند و البته این شبکه مقاومتی نیز مقدار ولتاژ خروجی را تعیین می کنند .
پایه ی شماره 3 : برای سنکرون کردن این تراشه با تراشه های خانواده LM3524 و دنیای خارج .
پایه های شماره 4 و 5 : این پایه ها وظیفه محدود کردن جریان خروجی را بر عهده دارند تا جریان از حد خاصی تجاوز نکند و بین این دو پایه مثبت و منفی ، ولتاژی حدود 200mV وجود دارد که با استفاده از رابطه ی می توان با انتخاب مقدار R ، مقدار جریان خروجی ماکزیمم را تعیین کرد .
پایه ی شماره 6 و 7 : این پایه ها وظیفه ی تنظیم فرکانس موج ramp ایجاد شده برای اسیلاتور را برعهده دارند ، که پایه ی 6 به یک مقاومت ( ) و پایه 7 نیز به یک خازن () متصل می شود .
پایه ی شماره 8 : این پایه زمین مدار می باشد .
پایه ی شماره 9 : پایه جبرانسازی[8] می باشد که وظیفه این پایه ، ثابت نگهداشتن مقدار ولتاژ خروجی در برابر تغییرات در ولتاژ ورودی می باشد و همچنین تغییرات نرم در خروجی تقویت کننده خطا .
پایه ی شماره 10 : پایه ی shut-down تراشه می باشد و وظیفه آن خاموش کردن سوئیچ خروجی در مواقع اضطراری است و اگر یک سیگنال high به آن وصل کنیم در این حالت ترانزیستور اشباع می شود .
پایه ی شماره 11 و 14 : پایه های امیتر ترانزیستورهای قدرت داخلی تراشه هستند که در حالتی که به ترانزیستور بیرونی برای افزایش جریان خروجی احتیاج نداشته باشیم به فیلتر خروجی وصل می شود .
پایه ی شماره 12 و 13 : پایه های کلکتور ترانزیستورهای داخلی تراشه اند و از طریق این پایه ها ، IC به فیلتر خروجی وصل می شود (ترانزیستورها بصورت یکی در میان ، در مدار عمل می کنند ) البته اگر ترانزیستور اضافی در مدار داشته باشیم .
پایه ی شماره 15 : پایه ی ولتاژ ورودی است یعنی از طریق این پایه ولتاژ ورودی به تراشه و مدار رگولاتور اعمال می شود .
طراحی رگولاتور Buck ،12V به 5v/1A
تراشه ی LM3524D
تراشه ی LM3524D
بطور کلی قابل استفاده با خانواده LM3524 استاندارد
دارای رگولاتور ولتاژ درونی 5 V با دقت با shut-down حرارتی
جریان خروجی DC تا حد 200mA
رنج ورودی مُد مشترک پهن برای تقویت کننده خطا
یک پالس در پریود (جلوگیری از نویز)
هبود ماکزیمم Duty Cycle در فرکانسهای بالا
جلوگیری از Double Pulse
سنکرون شدن از طریق پایه 3 تراشه
دانلود پروژه طراحی رگولاتور باک 12 ولت به 5 ولت 1 آمپر