بررسی عمیق فنی عملکرد XL1507-5.0E1

^{۸ سپتامبر ۲۰۲۵ اخبار با شتاب صنعت ۴.۰ و هوش خودرو، تقاضا برای تراشه های مدیریت قدرت با کارایی بالا همچنان در حال افزایش است.0E1 تبدیل DC-DC با ولتاژ بالا به دلیل عملکرد تبدیل قدرت استثنایی آن در حال تبدیل به یک تمرکز صنعت استتراشه یک جریان خروجی مداوم 2A را ارائه می دهد، از طیف گسترده ای از ولتاژ ورودی 4.5V تا 40V پشتیبانی می کند و خروجی 5.0V پایدار و دقیق را فراهم می کند،که آن را کاملا مناسب برای محیط های کاربردی مختلف تقاضا می کند.}

^{با بهره وری تبدیل تا 92٪ و یک طراحی بسیار ساده که فقط به پنج جزء خارجی نیاز دارد، به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان و چگالی قدرت سیستم های برق را افزایش می دهد.این پشتیبانی سخت افزاری قوی برای برنامه های کاربردی نوآورانه در کنترل صنعتی فراهم می کند، الکترونیک مصرفی، الکترونیک خودرو و زمینه های دیگر.}

^{XL1507-5.0E1 یک کنورتر DC-DC با ولتاژ بالا است که توسط شرکت طراحی تراشه چینی XLSemi (Xinlong Semiconductor) معرفی شده است.این یک محدوده ولتاژ ورودی گسترده را به یک ولتاژ ثابت ثابت تبدیل می کند.0V خروجی، قادر به تحویل تا 2A از جریان بار مداوم. تراشه یک MOSFET با مقاومت پایین در داخل را یکپارچه می کند، طراحی مدار خارجی را به طور قابل توجهی ساده می کند،که آن را به یک جایگزین کارآمد برای تنظیم کننده های خطی سنتی (مانند 7805) تبدیل می کند.}

^{طیف گسترده ای از ولتاژ ورودی: 4.5 ولت تا 40 ولت، قادر به مقاومت در برابر افزایش ولتاژ در محیط های خودرو.و برنامه های ارتباطی با شرایط قدرت پیچیده.}

^{1ولتاژ خروجی ثابت: 5.0 ولت (دقت ±2٪).}

^{2جریان خروجی بالا: از جریان خروجی مداوم تا 2A پشتیبانی می کند.}

^{3بهره وری تبدیل بالا: تا 92٪ (با توجه به شرایط ولتاژ ورودی / خروجی) ، به طور قابل توجهی بالاتر از تنظیم کننده های خطی با تولید گرمای کاهش یافته است.}

^{4.MOSFET قدرت داخلی: نیاز به یک سوئیچ خارجی را از بین می برد و هزینه سیستم و سطح PCB را کاهش می دهد.}

^{5فرکانس سوئیچینگ ثابت 150kHz: کارایی را در حالی که حداقل اندازه ای از محرک ها و خازن های خارجی را متعادل می کند.}

^{6ویژگی های حفاظت جامع:}

^{محدود کردن جریان چرخه به چرخه}

^{حفاظت از خاموش شدن حرارتی}

^{حفاظت از قطع کوتاه خروجی (SCP)}

^{7بسته بندی سازگار با محیط زیست: بسته بندی استاندارد TO-252-2L (DPAK) ، مطابق با استانداردهای RoHS و بدون سرب}

^{اين مدار از يک توپولوژي قدرت برق کلاسيکي استفاده ميکنهبا هدف اصلی تبدیل به طور موثر و پایدار ولتاژ ورودی 12 ولت به ولتاژ خروجی 5 ولت در حالی که حداکثر جریان بار 3A را ارائه می دهد.}

^{1اصل اصلی کار}

^{1مرحله تغییر (وضعيت روشن):
سوئیچ MOSFET ولتاژ بالا در داخل XL1507 روشن می شود و ولتاژ ورودی VIN (12V) را از طریق پین SW تراشه به محرک قدرت (L1) و خروجی خروجی (C2) اعمال می کند.مسیر فعلی در این مرحله: VIN → XL1507 → SW → L1 → C2 و بار}

^{جریان از طریق محرک (L1) به صورت خطی افزایش می یابد و انرژی الکتریکی را به شکل یک میدان مغناطیسی ذخیره می کند.}

^{خازن خروجی (C2) شارژ می شود و قدرت را به بار می دهد و ولتاژ خروجی پایدار را حفظ می کند.}

^{2. حالت خاموش:
MOSFET داخلی XL1507 خاموش می شود. از آنجا که جریان induktor نمی تواند به طور ناگهانی تغییر کند ، induktor (L1) EMF عقب (پای پایینی مثبت ، پایینی منفی) را تولید می کند.}

^{در این زمان، دیود چرخ آزاد (D1) به سمت جلو منحرف می شود و هدایت می کند و مسیر مداوم را برای جریان محرک فراهم می کند.}

^{مسیر فعلی این است: GND → D1 → L1 → C2 & Load.}

^{انرژی ذخیره شده در محرک به بار و خازن از طریق دیود آزاد می شود.}

^{3دوچرخه سواری و مقررات:
XL1507 MOSFET داخلی خود را با فرکانس ثابت (~ 150 kHz) تغییر می دهد. کنترل کننده PWM به طور پویا چرخه کار را تنظیم می کند (به عنوان مثال ،نسبت زمان روشن شدن سوئیچ در یک چرخه) برای تثبیت ولتاژ خروجیبه عنوان مثال برای رسیدن به تبدیل 12V به 5V، چرخه کار ایده آل تقریباً 5V/12V ≈ 42٪ است.}

2تحلیل عملکردی اجزای کلیدی

^{3مزایای طراحی خلاصه}

^{این مدار معمولی به طور کامل مزایای XL1507-5.0E1 را نشان می دهد:}

^{1طراحی حداقل: با تشکر از MOSFET یکپارچه داخلی و بازخورد ثابت، تنها 1 محرک، 1 دیود و 2 خازن برای ساخت یک منبع تغذیه کامل مورد نیاز است،که منجر به هزینه بسیار کم BOM می شود.}

^{2کارایی بالا: کار در حالت سوئیچینگ و استفاده از دیود Schottky به کارایی بسیار بالاتر از راه حل های تنظیم کننده خطی (به عنوان مثال، LM7805،با تنها ~ 40% بهره وری و تولید گرما قابل توجهی).}

^{3قابلیت اطمینان بالا: حفاظت از جریان بیش از حد، خاموش شدن حرارتی و سایر ویژگی ها تضمین می کند که تراشه و بار های پایین جریان در شرایط غیرطبیعی محافظت می شوند.}

^{4اندازه کامپکت: فرکانس سوئیچینگ بالا اجازه استفاده از اندوکتورها و خازن های کوچکتر را می دهد و کوچک سازی دستگاه را تسهیل می کند.}

^{5این مدار یک راه حل ایده آل برای دستگاه های خودرو، روترها، کنترل کننده های صنعتی و سایر کاربردهایی است که نیاز به تبدیل انرژی 5V / 3A از یک منبع 12V دارند.}

^{یک نمودار بلوک عملکردی به عنوان یک "نقشه" برای درک تراشه عمل می کند. هسته XL1507 یک کنترل کننده PWM در حال حاضر است که با یک سوئیچ قدرت ادغام شده است.جریان کاری داخلی آن را می توان به اجزای کلیدی زیر تقسیم کرد::}

^{1. قدرت و مرجع}

^{2. حلقه بازخورد ولتاژ - "تنظیم هدف"}

^{3نوسان و نوسان - "حفاظت از ریتم"}

^{4.تغییر دهنده برق و راننده - "کارفرما"}

^{5حس و حفاظت فعلی - "ضمان ایمنی"}

^{خلاصه جریان کار}

^{1.Power-On: VIN برق را تامین می کند و یک سیگنال مرجع و نوسان 5V داخلی تولید می کند.}

^{2نمونه گیری و مقایسه: شبکه بازخورد داخلی نمونه گیری خروجی ثابت 5 ولت و تقویت کننده خطا خروجی ولتاژ COMP را انجام می دهد.}

^{3روشن کردن: هنگامی که سیگنال ساعت نوسانگر وارد می شود، مدار محرک MOSFET داخلی را فعال می کند و جریان شروع به افزایش می کند.}

^{4خاموش شدن مدول شده: مدار حس کنترلی در زمان واقعی نظارت می کند. هنگامی که مقدار کنترلی به آستانه تنظیم شده توسط ولتاژ COMP برسد،مقایسه کننده PWM شروع می کند و بلافاصله MOSFET را خاموش می کند.}

^{5.Freewheeling & Filtering: در طول دوره خاموش، دیود Schottky خارجی (D) مسیر را برای جریان induktor فراهم می کند و مدار LC موج مربع را به یک خروجی 5V DC صاف فیلتر می کند.}

^{6چرخه و حفاظت: چرخه ساعت بعدی شروع می شود و مراحل 3 تا 5 را تکرار می کند. مدارهای حفاظت در طول فرآیند نظارت می کنند تا ایمنی سیستم را تضمین کنند.}

^{این سیستم پیچیده حلقه بسته تضمین می کند که XL1507-5.0E1 به طور کارآمد و قابل اعتماد ولتاژ ورودی گسترده نوسان را به ولتاژ خروجی 5V پایدار و تمیز تبدیل می کند.}

^{دستگاه شامل چندین ویژگی حفاظت از جمله:}

• ^{محدود کردن جریان چرخه به چرخه}
• ^{حفاظت از خاموش شدن حرارتی اتوماتیک}
• ^{حفاظت از اتصال کوتاه}
• ^{این مکانیسم های حفاظت از عملکرد پایدار و قابل اطمینان سیستم برق حتی در شرایط الکتریکی سخت تر را تضمین می کنند.}

نکات کلیدی برای آزمایش مدار

^{1نقاط آزمایشی اصلی}

^{VIN & GND: ولتاژ ورودی و موج را اندازه گیری کنید.}

^{SW (Switch Node): مشاهده تغییر شکل موج، فرکانس و زنگ (احذیت: در طول اندازه گیری از بهار زمین سنج استفاده کنید).}

^{VOUT & GND: دقت ولتاژ خروجی، تنظیم بار و موج خروجی را اندازه گیری کنید.}

^{2تست عملکرد}

^{تنظیم بار: ولتاژ ورودی را ثابت کنید، جریان بار را تغییر دهید (0A → 3A) ، و محدوده تغییرات ولتاژ خروجی را کنترل کنید.}

^{تنظیم خط: جریان بار را ثابت کنید، ولتاژ ورودی را تغییر دهید (به عنوان مثال، 10V → 15V) ، و محدوده تغییرات ولتاژ خروجی را کنترل کنید.}

^{اندازه گیری ریپل: برای اندازه گیری دقیق در نقطه VOUT از یک اسیلوسکوپ با چنگال زمین استفاده کنید.}

^{3ملاحظات کلیدی}

^{شکل موج: شکل موج نقطه SW باید پاک باشد بدون تجاوز یا زنگ غیر طبیعی.}

^{ثبات: ولتاژ خروجی باید در تمام شرایط آزمایش بدون نوسان ثابت بماند.}

^{دمای: افزایش دمای تراشه و محرک باید در حدود معقول در هنگام کار با بار کامل باشد.}

^{دستورالعمل های اصلی طرح PCB}

^{قانون اول: حلقه های فرکانس بالا را به حداقل برسانید}

^{هدف: قرار دادن خازن ورودی (C_IN) تا جایی که ممکن است به پین های VIN و GND تراشه نزدیک باشد.}

^{دلیل: کوتاه کردن مسیر بارگذاری / تخلیه با فرکانس بالا و جریان بالا. این مهمترین اقدام برای سرکوب اشعه EMI و کاهش اوج ولتاژ است.}

^{قانون ۲: مسیرهای حساس بازخورد را جدا کنید}

^{هدف: ردیابی بازخورد را از محرک (L1) و گره سوئیچ (SW) دور نگه دارید.}

^{دلیل: جلوگیری از ورود سر و صدا از اتصال میدان مغناطیسی و الکتریکی به شبکه بازخورد حساس، جلوگیری از بی ثباتی ولتاژ خروجی یا افزایش موج.}

^{قانون سوم: استراتژی بهینه زمین گذاری}

^{هدف: استفاده از زمین گیری ستاره ای یا زمین گیری تک نقطه ای._IN، D1، C_خارج) و زمین سیگنال (FB بازخورد) در یک نقطه واحد.}

^{دلیل: جلوگیری از افت ولتاژ ناشی از جریان های بالا در سطح زمین از تداخل با زمین مرجع تراشه، اطمینان از ثبات حلقه کنترل.}

^{قانون چهارم: بهینه سازی گره سوئیچ}

^{هدف: مسیر گره ی SW را کوتاه و گسترده نگه دارید.}

^{دلیل: SW یک نقطه انتقال ولتاژ فرکانس بالا است. یک طرح فشرده انتشار سر و صدا را کاهش می دهد.}

^{قانون پنجم: مسیرهای انتشار حرارتی را فراهم کنید}

^{هدف: قرار دادن چند گره زمین زیر پیچ های GND تراشه و دیود.}

^{دلیل: استفاده از لایه مس پایین PCB برای از بین بردن گرما از اجزای قدرت، بهبود قابلیت اطمینان سیستم.}

• برای خرید و یا اطلاعات بیشتر در مورد محصول، لطفا با شماره تماس بگیرید:86-0775-13434437778

یا به وب سایت رسمی مراجعه کنید:https://mao.ecer.com/test/icsmodules.com/    برای اطلاعات بیشتر به صفحه محصول ECER مراجعه کنید: [链接]