In diesem Beitrag wird eine universelle Buck-Boost-Schaltung auf IC 555-Basis erläutert, die für verschiedene Anwendungen mit effizienten Anforderungen an die Leistungsverarbeitung verwendet werden kann.
Verwendung des IC 555 für den Buck-Boost
Mit dieser hocheffizienten und effektiven Buck-Boost-Schaltung unter Verwendung des Arbeitspferdes IC 555 können Sie eine Eingangsquellenspannung je nach Wunsch in einen beliebigen Grad umwandeln, entweder Bucked oder Boost.
Wir haben das Konzept bereits in einem meiner vorherigen Artikel umfassend gelernt, in denen wir die Vielseitigkeit dieses Artikels erörtert haben Buck-Boost-Topologie.
Wie im folgenden Schaltplan gezeigt (zum Vergrößern klicken), besteht die Konfiguration im Wesentlichen aus einer Kombination von zwei unterschiedlichen Stufen, nämlich der oberen Buck-Boost-Wandlerstufe und der unteren IC 555 PWM-Reglerstufe.
Die Buck-Boost-Stufe besteht aus einem Mosfet, der wie ein Schalter wirkt, dem Induktor, der die Hauptleistungsumwandlungskomponente darstellt, der Diode, die genau wie der Mosfet einen komplementären Schalter bildet, und dem Kondensator, der wie der Induktor eine komplementäre Leistungswandlervorrichtung bildet .
Der Mosfet muss durch gepulste Triggerung arbeiten, damit er die Eingangsspannung über der Induktivität als Reaktion auf seine Gate-Spannung abwechselnd ein- und ausschaltet.
Daher sollte die Gate-Spannung auch in gepulster Form vorliegen, was durch eine IC555-PWM-Generatorstufe erreicht wird.
Schaltungsbetrieb
Der zugehörige IC555-PWM-Generator ist in den Mosfet integriert, um den oben diskutierten Vorgang auszuführen.
Während der EIN-Zeit des Mosfets darf die Eingangsspannung den Mosfet passieren und wird direkt über den Induktor angelegt.
Der Induktor versucht aufgrund seiner inhärenten Eigenschaft, dieser plötzlichen Stromzufuhr entgegenzuwirken, indem er die darin enthaltene Leistung absorbiert und speichert.
Während der nachfolgenden AUS-Periode des Mosfets wird die Eingangsspannung vom Mosfet abgeschaltet, der Induktor erfährt nun eine plötzliche Stromänderung von Spitze zu Null. Als Reaktion darauf wirkt der Induktor dem entgegen, indem er seine gespeicherte Leistung über die Ausgangsklemmen über die Diode umkehrt, die nun im vorwärts vorgespannten Zustand wirkt.
Die obige Leistung von der Induktivität erscheint mit entgegengesetzter Polarität über dem Ausgang, an dem die beabsichtigte Last angeschlossen ist.
Der Kondensator ist so positioniert, dass er einen Teil der Leistung darin speichert, so dass er von der Last während der Einschaltzeit des Mosfets verwendet werden kann, wenn die Diode in Sperrrichtung vorgespannt und die Leistung über die Last abgeschaltet ist.
Dies hilft, eine konstante und stabile Spannung über der Last sowohl während der EIN- als auch der AUS-Zyklen des Mosfets aufrechtzuerhalten.
Verwendung von PWM als Controller
Der Spannungspegel, ob es sich um eine erhöhte Spannung oder eine erhöhte Spannung handelt, hängt davon ab, wie der Mosfet vom PWM-Generator gesteuert wird.
Wenn der Mosfet mit einer höheren EIN-Zeit als der AUS-Zeit optimiert wird, würde der Ausgang eine erhöhte Spannung erzeugen und umgekehrt.
Dies kann jedoch begrenzt sein. Es muss darauf geachtet werden, dass die EIN-Zeit nicht über die volle Sättigungszeit des Induktors hinausgeht und dass die AUS-Zeit nicht unter der minimalen Sättigungszeit des Induktors liegt.
Angenommen, es dauert 3 ms, bis der Induktor vollständig gesättigt ist. In diesem Fall kann die EIN-Zeit innerhalb von 0 bis 3 ms und nicht darüber hinaus eingestellt werden. Dies führt je nach gewähltem Wert zu einer Erhöhung von minimal auf maximal Induktor.
Der zugehörige Poti mit dem IC555-PWM-Generator kann effektiv optimiert werden, um jede gewünschte Buck-Boost-Spannung am Ausgang zu erfassen.
Der Induktorwert ist eine Frage von Versuch und Irrtum. Versuchen Sie, so viele Wicklungen wie möglich einzubeziehen, um bessere und effizientere Ergebnisse und eine vielfältige Reichweite zu erzielen.
Schaltplan
Das obige Design kann zur Implementierung einer automatischen Ausgangsspannungskorrektur mit Hilfe der folgenden Modifikationen geeignet aufgerüstet werden:
Die 1K-Voreinstellung kann anfänglich geeignet eingestellt werden, um den gewünschten Kontrollpunkt zu bestimmen.
Pinbelegung des IC 555
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