KKM: STEP-UP MODUL S XL6009 (BOOST CONVERTER)

KKM: STEP-UP MODUL S XL6009 (BOOST CONVERTER)-Uncategorized @hr

Početnik si s Dasduinom. Ili s elektronikom? Za oko ti je zapeo određeni modul, ali ne znaš kako ga koristiti? Bez brige, tu je KKM! Kako Koristiti Module (KKM) je serija blog tutorijala tvrtke soldered na kojoj ćeš pronaći sve što ti treba kako bi započeo rad sa svojim omiljenim modulom. Tutorijali obuhvaćaju: tehničke karakteristike, princip rada, upute kako povezati modul s Dasduinom te osnovni kod. Sve ostalo prepuštamo tebi na maštu.

UVOD

Vjerujemo da ste do sada zasigurno napravili već nekoliko vlastitih projekata s Dasduino pločicom. Za svaki projekt, neovisno koliko kompliciran, morali ste spojiti Dasduino s USB kablom kako bi cijeli vaš projekt bio spojen na izvor električne energije i uspješno radio. Vjerovali ili ne, to nije jedini način kako spojiti Dasduino s izvorom struje. Pomoću DC-DC pretvarača (točnije Step-Up modula) moguće je spojiti Dasduino s baterijom ili izvorom napona manjim od 5V kojih Dasduino dobiva preko USB kabla. Kako je to moguće? U nastavku je detaljnije objašnjen sami modul i njegov princip rada.

Karakteristike:
• Ulazni napon: 3-32 V
• Izlazni napon: 5-35 V (podesiv)
• Ulazna struja: (max) 10A
• Efikasnost: veće od 94%
• Dimenzije 43 x 21 x 14 mm

KAKO RADI BOOST CONVERTER?

Step up boost konverter je pretvarač istosmjernog (DC-DC) napona kod kojeg je najvažnija karakteristika ta da je izlazni napon veći od ulaznog. Njime možemo vrlo jednostavno i efikasno povećati napon nekog izvora napajanja na željenu vrijednost. Ovisno o karakteristikama, moguće je povećati ulazni napon za čak 10 puta! Izvor napajanja može biti bilo što, od baterije, solarnog panela, jednosmjernog izvora napajanja, AC/DC pretvornika i sl.

U teoriji se step up konverter sastoji od jednostavnog spoja zavojnice, sklopke, kondenzatora i diode. Slika iznad prikazuje općenitu shemu step up konvertera. Otpornik u ovom slučaju možemo gledati kao neko trošilo tj. opterećenje u strujnom krugu.

Zamislimo situaciju kada je sklopka u strujnom krugu otvorena (nije spojena). Kada spojimo izvor napona u strujni krug, struja će proteći kroz zavojnicu koja dio energije pretvori u magnetsku energiju. Isto tako ta struja prolazi kroz diodu koja osigurava ispravan smjer struje i time će doći do kondenzatora koji će se napuniti i trošila kojem je osiguran izvor napona. Zamislimo sada da u strujnom krugu zatvorimo sklopku. Što će se dogoditi? Kondenzator će i dalje ostati napunjen zbog diode koja sprječava da se kondenzator isprazni, no što je sa zavojnicom? Zavojnica je spojena s izvorom napona u kratki spoj te bi nakon nekog vremena pregorjela. To možemo spriječiti tako što vrlo kratko zatvorimo sklopku te ju ponovo otvorimo, dovoljno kratko da ne dođe do kratkog spoja a dovoljno dugo da magnetsko polje ne nestane. Sada će zavojnica dio stvorene magnetske energije pretvoriti natrag u električnu i time „nadodati“ napon u strujnom krugu. Ovim načinom otporniku (trošilu) će biti osiguran izvor električne energije većeg napona nego što je spojen u strujni krug.

Ukratko i najjednostavnije objašnjeno, to je osnovni princip rada step up konvertera. Pomoću zavojnice spojene na jednostavan ali pametan način povećavamo napon u strujnom krugu. Što se tiče sklopke, uglavnom se koriste MOSFET-i koji vrlo brzo otvaraju i zatvaraju strujni krug (do 400kHz). Ovaj modul koristi XL6009 regulator koji sadrži MOSFET i oscilator koji generira prekide u MOSFETU. Iz tehničkih karakteristika samog regulatora vidljivo je da efikasnost pretvorbe može dostići vrijednosti i do 94%! To znači da gotovo i nemamo gubitka energije kada koristimo ovaj pretvarač.

KAKO POVEZATI?

Povezivanje modula s Dasduinom ili bilo kojim trošilom vrlo je jednostavno. Modul sadrži 4 priključnice simbolično nazvane IN+IN-OUT+ i OUT-. Na “IN” priključnice je potrebno spojiti izvor napajanja (npr. baterija) na ispravan način gdje se plus (+) baterije treba spojiti na “IN+”, a minus (–) baterije na “IN-” priključnicu. “OUT+” i “OUT-” su priključnice izlaznog napona koje možemo spojiti s Dasduinom. Potrebno je prije spajanja s Dasduinom spojiti multimetar na “OUT+” i “OUT-” te okretanjem malog trimera (mali „vijak“ na plavoj komponenti) namjestiti vrijednost željenog izlaznog napona. Okretanjem u jednom smjeru povećavamo napon a okretanjem u drugom smjeru smanjujemo napon. Za ovaj primjer namjestit ćemo vrijednost izlaznog napona na 7.5V. Spajamo “OUT+” na VIN pin a “OUT-” na jedan GND pin. Nakon toga Dasduino će raditi isto kao da smo ga spojili s USB kablom. Slika ispod prikazuje točno spajanje modula.

Na isti način možete implementirati ovaj modul u bilo koji projekt koji zahtjeva napon određene vrijednosti koristeći baterije ili bilo koji izvor napona koji je prenizak za vaše potrebe. Zbog visoke efikasnosti i jednostavnosti korištenja vjerujemo da će ovaj modul zasigurno biti koristan u vašim narednim projektima.