hei alle takk for at du så på denne
videoen, og jeg er glad du er her for vår
tredje video i denne serien om
strømregulatorer og strømforsyninger, jeg heter
zach peterson, jeg er en teknisk konsulent
med altium og i de to foregående
videoene så vi på først som en
generell strømkonvertering fra AC til DC
-strategi, og så snakket vi i utgangspunktet
om hva som skjer med den DC -strømmen når
den kommer til brettet ditt i den siste
videoen vi så på ldos og noen av
punktene du bør tenke på når du implementerer
en ldo og så i dag skal vi se
på bytte regulatorer, så la oss få
[Musikk] i
gang, så da vi sist sluttet
snakket vi om hva som skjer når du
har høy inngangsspenning, og så vil du
til slutt komme ned til si et
lavere logikknivå med en ldo og det som
sitter her i mellom er i dette tilfellet i
dette diagrammet vi har en buck -omformer,
men generelt vil du ha en
bytteomformer nå
er
bytteomformere interessante fordi de esse ntially
ta lavfrekvensen
relativt høy amplitude uh rippel
som er på din DC -inngang og konverter den
til en høyere frekvens lavere amplitude
utgangsbrytere er svært
høy effektivitet de kan konvertere over til
et stort utvalg av utgangsspenninger de
kan levere høy strøm
avhengig av Mosfeter som du
bruker i din regulator krets kan
de være veldig enkle bare en enkelt
chip med noen eksterne uh noen eksterne
passiver eller de kan være veldig komplekse som
involverer flere diskrete transistorer
og deretter kontroller
integrerte kretser og deretter en
pulsdriver og alt disse forskjellige
komponentene du må sette sammen
til en stor strømforsyning, så
kompleksiteten til koblingsomformeren
avhenger virkelig av mengden
strøm du trenger for
å sende ut spenningen du trenger for å levere den
virkelige totale effekten
du vil levere til komponentene,
la oss først se på hva som skjer
i en svart boks, forstand uh insid e
av en integrert krets som du vil
bruke til å styre en
koblingsomformer bare tegne en svart
boks for et øyeblikk, vi har litt
inngangsspenning, og så har jeg et fet her
som jeg mater det inn i og jeg tegner en
buck -topologi for nå, men du har en
lignende idé i en boost -topologi innenfor
denne uh integrerte kretsen, jeg har
en slags pulsdriver, så jeg
tegner bare pulsbølgeformen her, og
denne pulsføreren kommer til å slå dette
fetet av og på av og på med jevne mellomrom
avhengig
av frekvensen og amplituden,
det er det som faktisk skal
bestemme spenningen du
regulerer til utgangen din, og det er en
haug med andre ting som skjer inne
i denne svarte boksen,
men det jeg egentlig vil vise her er
at du kan ha alt dette
integrert i en enkelt komponent
nå kan det også bli mye mer komplekst
noen ganger er
det bare at du bare har
denne komponenten
med fosteret ditt
og kanskje noen beskyttelseskretser eller
noen t hermal avstengningskrets eller
noe annet, og så har du en
ekstern komponent som er din
pulsdriver, så vi har en pwm -kontroller her
og da som sender inn og går over
til fet ditt, og så kan denne kontrolleren
settes uavhengig og har absolutt ingen
kunnskap om hva som er Hvis du fortsetter med
utgangsreguleringen, og den bare kjører med en
bestemt frekvens og driftssyklus, kan
du bli enda mer komplisert enn det her
hvis jeg la oss si at jeg avbryter utgangsspenningen min,
jeg kan muligens ha en
inngang tilbake til min pwm -kontroller som i
hovedsak måler utgangsspenningen
og avhengig av om
utgangsspenningen går opp eller ned
kan pwm -kontrolleren deretter justere denne
driftssyklusen, slik at den i hovedsak justerer
forholdet mellom tid og av og ved å
justere at den deretter justerer
utgangsspenningen for å holde den på en
stabilt nivå, slik at du kan ha et tilfelle
der
du vet at denne inngangsspenningen ikke
nødvendigvis er en fin ren likestrøminngang, kanskje
den er stabil litt, men da
det er noen form for svingninger ved å
ha denne tilbakemeldingssløyfen, som
pwm -kontrolleren er i stand til å føle
de potensielle svingningene som kommer som
forplanter seg til utgangen og deretter
kompensere for dem og regulere
utgangen til en veldig stabil verdi ved å
justere driftssyklusen og muligens
justere frekvensen avhengig av
hvordan omformerne bygde, så dette er
alle de generelle måtene du kan
bygge en koblingsomformer på, og disse
forskjellige strategiene gjelder for
dine grunnleggende likestrømforsyninger som
kjører på
ca hundre kilohertz, så dette er
ganske typisk for et veldig bredt spekter
av applikasjoner er denne frekvensen
i hovedsak repetisjonshastigheten til
disse pulser som brukes til å slå
fet av og på, og denne frekvensen brukes
til
uh du kjenner mcu
fpga -tavler du kjenner digitale tavler
som ikke er det har du kjennskap til et stort
antall komponenter og kanskje kjører
den på en moderat strøm, brukes disse
frekvensene i
husholdningsapparater strømforsyninger og
regulatorer som et husholdningsapparat som du
vet trenger å levere noe så høyt
som du vet, kanskje 10 ampere de vil
kjøre på denne frekvensen, i tillegg
kan koblingsfrekvensene faktisk bli
veldig høye i disse i disse regulatorene
og du kan komme helt opp til
10
til 100
megahertz, så når du er i rf
-domenet er det faktisk en grunn til at
du bruker denne høye koblingsregulatoren,
og vi snakker om rf
-strømforsyninger i en fremtidig video fordi det
faktisk er et veldig komplekst tema, men
de er faktisk veldig morsomme når du
begynner å tenke på det og når du
faktisk forstår hvordan bytte
regulatorer fungerer før vi begynner å
dekke kjernekonseptene
du trenger å vite for å forstå
denne typen bytte regulator først jeg
vil se på hva som faktisk skjer i
en av disse komponentene og vise noen
eksempel på kretsdiagrammer for å vise hvordan
de er implementert når du faktisk
sammenligner dem med en ldo du kan liksom
se hvordan de blir litt mer komplekse når
du ser på en koblingsregulator, og
de kan være veldig komplekse når du begynner å
se på noe som
har kilden, la oss si at du kjenner 10
ampere for et husholdningsapparat eller for
noen andre utstyr som
har høy strømtrekk, så det vi ønsker å
gjøre nå er å se på noen faktiske kretser
og se på noen komponenter du finner
på markedet, og vi kan lære
litt mer om hvordan bytte regulatorer
fungerer og deretter til slutt i en fremtidig
video, vi vil faktisk se på et PCB
-oppsett, slik at vi kan se noen gode fremgangsmåter
for hvordan du legger opp bytteomformere,
så først vil jeg faktisk bare sammenligne
en koblingsregulator med en ldo.
Her er et ganske enkelt eksempel på en
ldo, så dette bestemte komponenten
er fra lineær,
den har bare seks pinner, to av dem er
malt og en av dem er en aktiveringsnål
som du faktisk bare kan koble til
positiv spenning til uh eller eller null,
uansett hva du vil til
oss e for å aktivere eller deaktivere uh uh uh
denne regulatoren um, slik at det egentlig bare
er tre pinner
og deretter
noen få passiver for å sikre at du
regulerer ned til ønsket spenning
og strøm, og jeg har vist alt det
her i dette bestemt krets her er
utgangsspenningen beregnet, og du kan
se at den når ut til ca 7,05 volt uh,
dette er basert på bare å velge
forholdet mellom disse to motstandene r8 og r9
her har vi en kondensator på utgangen
det hjelper fint å
gi litt lav passering filtrering
og så her parallelt med at vi
bare har en indikator ledet,
så
bare for å sammenligne vil jeg vise hva som
skjer med en ganske enkel koblingsregulator,
så her er jeg i altium designer så denne
koblingsregulator kretsen er
fra et prosjekt som var gjort av mark
harris og det er på altium -bloggen, og
vi vil faktisk koble til det, slik at du kan
ta en titt på det,
men dette er en 12 volt
regulator krets, så dette er en bukkregulator,
så vi har en høy inngangsspenning
og dette regulatoren er en integrert
krets, det er lm5166
fra texas instrumenter, slik at du kan
se delenummeret her nede,
og uh denne regulatoren er litt mer
kompleks bare på grunn av hvordan den
må dirigeres når den kommer til
PCB
her en av de viktige punktene som
virkelig skiller noen
bukkregulatorer og boostregulatorer
fra en typisk ldo, er at du har en
tilbakemeldingssløyfe her, så denne tilbakemeldingssløyfen
brukes internt med en logisk kontrollkrets for
å faktisk regulere spenningen
ned
til den nødvendige verdien,
selv om det er kan være noe
svingninger på inngangen, og
du vil ikke sørge for at
svingningene på inngangen ikke blir
speilet til utgangen, og det er
faktisk noe som kan skje med
ldos du vil sørge for at det ikke gjør det skjer ikke
i bryteregulatoren din,
så dette er en ganske enkel uh -bytteregulator
nå kan vi virkelig bli mye mer komplekse,
og jeg skal bare vise deg et eksempel fra et
prosjekt som faktisk var basert på et
texasinstruments
referansedesign,
bruker denne bestemte topologien en koblingsregulator, men
med to koblingselementer
i en
halv
brokonfigurasjon, så i denne brokonfigurasjonen her har vi q4 og q7,
dette er våre koblingselementer som
driver strøm gjennom en transformator
og denne transformatoren er da det som går
opp eller ned spenningen til
ønsket verdi, og deretter forplanter det seg
til utgangen vår på høyre side av
skjematikken,
så dette gir deg bare en ide om hvor
komplekse disse bestemte
koblingsregulatorene kan få
og tilbakemeldingen sløyfe er virkelig ikke
åpenbart hvis du faktisk prøver å spore
dette, men det er en stor
tilbakemeldingssløyfe som brukes til å faktisk sørge for
at du
sender ut riktig spenning at den
ikke svinger, og at hvis det er en
svingning, vil koblingsfrekvensen her
ved port ho og lo
er justert slik at du alltid
regulerer ned til ønsket uh til
ønsket spenning og c urrent, så hvis vi går
tilbake hit bare for et sekund,
er alt integrert i en brikke, så
alt som skjer i
uh i logikken og kontrollen for bytte av
drivere er alt inne i denne uh denne
lm51
66 -komponenten,
så
jeg kan lurer på hvor
nøyaktig alt dette er implementert godt, det er
integrert, men hvordan gjør de det,
så
bare for å få en følelse av hvordan noen
av disse komponentene fungerer,
la oss gå og se på en faktisk komponent
her, så jeg skal gå til octapart
gå til uh
switching regulator så jeg skal bare
søke
bytte reg så bytte rigg
og selvfølgelig har vi 26 000 resultater å
velge mellom her
la meg rulle ned litt så kan vi
finne noe interessant
så jeg skal se på denne komponenten fra på
halvleder,
og la oss ta en titt på databladet,
slik at denne bestemte koblingsregulatoren
går opp eller ned, eller den kan
invertere inngangsspenningen til en utgang
og utgang på opptil 1,5 ampere, så dette er
en virkelig flott eksampler le av hva du kan
gjøre med en koblingsregulator denne
operasjonen går opp til 40 volt inngang, og
så kan du regulere den ned til en
lavspenningsutgang hvis du vil, så dette er
virkelig en av de riktige måtene å bruke
en koblingsregulator
her hva de har vist i denne
applikasjonskretsen la meg bare zoome inn
de har vist en typisk applikasjon av en
butt -omformer,
og det de viser her er
regulering ned til
800 milliampere 3,3 volt
ved hjelp av en 47 mikro henry induktor
og oscillatorkretsen her er
integrert i denne koblingsomformeren,
så dette er ganske typisk for mindre
omformere, du kan bare ha en her.
Vi har et dfn -etui, så det er et ganske
lite etui med en jordpute,
og du har oscillatoren innebygd og
denne oscillatoren er bygget inn er veldig
hyggelig fordi du ikke trenger å ha en
ekstern pwm -driver, og da trenger du
ikke å bekymre deg for å dirigere den
eksterne pwm -driveren til
transistormatrisen for å faktisk bytte denne
kretsen
nå her
Jeg vil bare påpeke at du vet at vi
bruker en mindre verdi på l vi bruker en
brønn. Dette sier ikke umiddelbart
hva oscillatorfrekvensen er, la meg
rulle opp,
så dette fungerer 150 kilohertz,
så dette regulerer ganske bra
for en lavspenningsutgang moderat
strømgrense uh regulator
nå valg av
byttefrekvens og deretter din induktor eller hva
som skal bestemme krusningen
du vil måle på denne utgangsspenningen,
så her har du bare en spak som du
kan trekke med denne komponent for å faktisk
bestemme hva uh hva
utgangsrippelnivået kommer til å være riktig,
jeg kan ikke justere
uh, jeg kan ikke justere uh, pwm
-frekvensen er på 150 kilohertz, så den er satt
og her
kan jeg justere utgangen min induktor og
så generelt hvis du vil sørge for
at du kommer til å få lavere ringvirkninger
på utgangen din, så lavere høyfrekvent
støy ligger på DC -utgangen, du
vil bruke en større induktor,
så det er faktisk en ligning for det,
og
vi vil faktisk koble en artikkel som
diskuterer hvilken frekvens og induktans
du vil bruke i bytteomformerkretsene dine
i
beskrivelsen, så ta en titt på den
artikkelen hvis du vil lære litt mer
om hvordan du implementerer rumpekonvertere
og virkelig ta mer kontroll over
utgangsstrømmene og utgangsrippel ok,
så det vi så på var et par
enkle eksempler med regulatorer, men
de viser virkelig pent hvordan du
implementerer en regulator i skjemaene dine
senere, vi ser på hva skjer på
kretskortet, og jeg skal lage en annen video som
faktisk ser på noen mer komplekse uh
-bytteregulatorer fordi de kan
bli veldig komplekse og veldig vanskelige å
spore, spesielt når du prøver å finne
ut hva som faktisk skjer i en mye
høyere strøm eller mye høyfrekvent
effektomformer i den typiske uh
-implementeringen av en rumpekonverter
eller en boost -omformer, du har vanligvis
bare denne ene pwm -driveren, men jeg vil bare
snille f gi deg en
forsmak på hva som kommer neste gang
det du faktisk kan gjøre er at du
faktisk kan ha det som kalles en faset
operasjon der du har disse
feterene parallelt og hvor du kjører
dem med flere pwm -signaler som går
parallelt, så dette er en virkelig morsom
ting du får gjøre når du begynner å
jobbe på disse virkelig høye frekvensene
med rf -strømforsyninger som deretter må
levere strøm til en rf -forsterker, så
vi kommer inn på det i fremtiden video
uh, bare fortsett å se på kanalen og
du Vi får se dem komme opp, og du
får sjansen til å lære mye som
normalt er begravet i forskningsartikler, og
vi vil virkelig bringe det til dere,
og vi håper at dere liker det,
takk alle sammen for å se dette video
og for å se alle videoene i vår
strømforsyningsserie, det jeg vil at du alle
skal gjøre nå, er å se på circuitmaker.com
hvis du er en ny designer og du
leter etter pcb company china -designprogramvare som er
veldig enkel å bruke. y for å komme i
gang, og det er gratis å komme i gang,
sjekk ut circuitmaker.com. Det er en fin
måte å bli introdusert for PCB
-designverktøy og den generelle PCB
-designarbeidsflyten som profesjonelle bruker før
du går videre til et kraftigere
designprogram som alle andre team
designer takker alle, så får vi se
i neste video
[Applaus]