สวิทชิ่ง เพาว์เวอร์ซัพพลาย LM2596-adj

การปรับปรุงแรงดันไฟฟ้าให้เหมาะสมกับการใช้งานของเราทำได้หลายวิธี วันนี้จะลองทดสอบวงจรแบบสวิทชิ่ง เพาว์เวอร์ ซัพพลายที่ใช้ไอซี LM2596 เราสามารถลดแรงดันจาก 12 จนถึง 40โวลต์ลงมาให้เหลือ 1.23โวลต์ จนถึง 35 โวลต์ โดยที่กำลังการสูญเสียต่ำมากๆ วงจรการทำงานง่ายๆมีตามรูปด้านล่าง 
จากวงจรในรูปด้านบน เราเอามาต่อวงจรบนบอร์ดทดลอง เพื่อศึกษาการทำงานของวงจรได้ดังนี้



         ไอซีเบอร์นี้มีความสามารถดังนี้ สามารถเลือกใช้เอาท์พุทได้ตั้งแต่ 1.23 โวลต์ จนถึง 35โวลต์ รองรับกระแสได้ถึง 3แอมป์ โดยที่รับแรงดันด้านอินพุทได้ถึง 40 โวลต์ วงจรภายในใช้ความี่ 125 กิโลเฮิร์ท แบบฟิกซ์ความถี่ มีวงจรป้องการความร้อนสะสมเกินและป้องกันการไหลเกินของกระแส รวมถึงมี Internal Loop Compensation และMoisture Sensitivity Level (MSL) Equals 1

      การนำไปใช้งาน Applications

•     เป็นวงจรสเต็ปดาวน์ ประสิทธิภาพสูง แบบ Buck
•     เป็นวงจรควบคุมประสิทธิภาพสำหรับวงจรปรับแรงดันแบบ Linear 
•     OnCard Switching Regulators
•     เปลี่ยนแรงดันไฟบวก เป็นแรงดันไฟลบ buck-boost
•     เป็นซัพพลายให้สำหรับวงจรชาร์ตแบตเตอร์รี่
• 

รูปภาพแสดงไฟก่อนเข้าวงจร เราใช้ไฟ 12 โวลต์ เพื่อจะลดลงไปเป็น 5 โวลต์ ทางด้านขา 1 ของไอซีเป็นไฟเข้าหรือ Vin จากนั้นมาดูไฟที่ขา เอาท์พุทซึ่งใช้ ขา2 จะเห็นสัญญานตามรูป ด้านล่าง

จากนั้นหลังผ่าน วงจร buck โดยใช้ inductor 68 ไมโครเฮนรี่ กับ คาพาซิเตอร์ 470 ไมโครฟารัส จะเห็นว่าไฟที่เอาพุทเรียบดีตามรูปครับ
สรุปได้ว่า ไอซี LM2596 adj เป็นไอซีที่น่าใช้มากราคาถูก ใช้งานได้ดี วงจรไม่ยุ่งยาก ขาของไอซีเบอร์นี้มี 5ขาได้แก่
 1 ขาไฟเข้า Vin
 2 ขาเอาท์พุทหรือไฟออก Vout
 3 ขากราวด์ GND
 4 ขาวงจรป้อนกลับเพื่อปรับแรงดันเอาท์พุท FB
 5 ขาควบคุมให้ปิดเปิดเอาท์พุท On/Off

การทำงานของ ไอซี LM2956 จะทำงานแบบ buck converter ลักษณะของ buck converter  จะเป็นดังนี้...

จากวงจรพื้นฐานของ Buck Converter เมื่อเราป้อนไฟเข้าทาง Vin ไฟจะมารอที่ขา Drain ของมอสเฟ็ต เมื่อมีสัญญาน พลัสซ์เข้ามาที่ขา Gate ทำให้ไฟจาก Vin วิ่งไปที่ขา Source ได้ทันที ไฟฟ้าวิ่งไปที่ ตัวอินดั๊กแต็นซ์ L1 ไปประจุลงใน คาพาซิเตอร์ C1 แรงดันที่คร่อม โหลดจะเท่ากับแรงดันที่คร่อมจุด C1 ภาพต่อไปจะแสดงคื่นที่ขาของไดโอดด้านลบติดกับ L1 และส่วนสีฟ้าเป็นแรงดันที่ R_Load



อีกรูป วัดที่อินพุทเทียบกับที่ขาไดโอด

อีเล็คตรอนที่วิ่งผ่านขอลวด ขดลวดจะเก็บพลังงานสนามแม่เหล็กเอาไว้ เมื่อ Gate ปิดลง สนามแม่เหล็กที่อยู่รอบๆ L1 จะยุบตัวตัดกับขดลวดโดยตัวไดโอดจะเป็นสวิทซ์ต่อลงกราวด์ฉนั้นแรงดันที่ R_Load จะเท่ากับแรงดันที่ L1 ฉนั้น VL1 =VR1 =VC1 ฉนันถ้าความถี่และค่าความจุของ L เหมาะสมกับโหลดแรงดันที่ VR_load ก็จะราบเรียบตามรูปถัดไป...




เราสามารถคำนวนแรงดันที่โหลดได้ดังนี้ VR_Load = Vin X DutyCycle โดยที่ L1 และ C1 จะต้องเหมาะสมกับโหลด