Domowy konwerter napięcia PWM obniżający napięcie 10 V. Prosta, regulowana przetwornica DC-DC lub zasilacz laboratoryjny DIY V2

Na chińskich platformach handlowych pojawi się ciekawy moduł przetwornicy napięcia step-down XL4016. Obwód umożliwia pracę z regulacją napięcia (CV) i prądu (CC). Po dodaniu do układu źródła zasilania (np. niepotrzebnego zasilacza do laptopa, transformatora z prostownikiem i kondensatorem) moduł może pełnić funkcję zasilacza regulowanego lub stabilizatora o stałym napięciu wyjściowym.

Układ umożliwia ustawienie maksymalnego prądu wyjściowego lub pracę jako źródło prądowe (CC). Pracę w trybie CC można wykorzystać np. do zasilania diod LED, ładowania akumulatora (w tym samochodowego) czy zasilania modułu Peltiera. Zamontowane na płytce potencjometry wieloobrotowe można wymienić na większe i wygodniejsze, wyposażone w uchwyt. System impulsowy jest bardzo wydajny, ale większe moce będą wymagały wymuszonego obiegu powietrza lub większego radiatora.

Schemat podłączenia modułu DC-DC

Moduł falownika można znaleźć na Aliexpress, w jego opisie często pojawiają się parametry 9 A 300 W, 1,2 - 35 V. Przyjrzyjmy się bliżej możliwościom obwodów tego przetwornika i przeprowadźmy testy. Radiatory są wyposażone w podwójną diodę 10A STPS2045 i obwód inwertera obniżającego napięcie XL4016. Oznaczenie wejść i wyjść mocy oraz rozmieszczenie potencjometrów przedstawiono na poniższym rysunku:

Półprzewodniki są odizolowane od radiatorów, co zmniejsza ryzyko zwarć, ale może również zmniejszyć efektywność odprowadzania ciepła. Według znalezionej karty katalogowej XL4016 w pakiecie TO220 ma ograniczenie prądowe na poziomie 8 A, być może w module zastosowano element o wyższej deklarowanej wydajności. Dwukolorowa dioda LED zmienia swoją barwę z niebieskiej na czerwoną przy prądzie wyjściowym >0,8 A. Po zamknięciu wyjścia, za pomocą amperomierza w trybie CC udało nam się wyregulować prąd wyjściowy na 9 A. Działanie diod LED jest bardzo wygodny i pouczający. Pobór prądu bez obciążenia wynosi około 15 mA.

Kondensatory elektrolityczne znajdują się dość blisko grzejników i temperatura może skrócić ich żywotność, natomiast duża indukcyjność po prostu wisi w powietrzu, dlatego warto zabezpieczyć ją klejem, aby nie uszkodzić płytki drukowanej podczas naprężeń mechanicznych. Z drugiej strony płytki wlutowany jest stabilizator 5V, LM358 oraz rezystor, służący do pomiaru prądu wyjściowego.

Testy i testy modułu XL4016

Stabilność napięcia wyjściowego w porównaniu do prądów wyjściowych jest zadowalająca, poniżej przykładowy wykres napięcia wyjściowego ustawionego na 3,3V w zależności od prądu obciążenia.

Wpływ napięcia wejściowego na ustawienie napięcia wyjściowego jest niezwykle mały.

Zależność sprawności przetwornicy od zmian prądu wyjściowego dla dwóch napięć wyjściowych.

Zależność sprawności od zmian napięcia wejściowego.

Tętnienia i odchylenie napięcia wyjściowego w różnych warunkach pracy pokazano na poniższych oscylogramach.

Zastosowanie konwertera Buck

Moduł ten służył jako ładowarka do laptopa gamingowego, sprawdza się znakomicie i nie nagrzewa się krytycznie. Wejście: 29V, wyjście 19V, Imax 4A zgodnie z parametrami oryginalnego zasilacza 220V.

Największy prąd pobierany był z modułu pracującego jako zasilacz radiotelefonu, który wytwarzał napięcie 28 V i 9 A, co jest wynikiem bardzo dobrym.

Jako ładowarka działa poprzez dodanie dużego radiatora do XL lub zastąpienie go większym niż standardowy radiatorem oraz wentylatorem, który również chłodzi kondensatory.

Bezpieczny zakres prądu dla obciążenia ciągłego wynosi około 7 A, przy napięciach powyżej 32 V stabilizator jest bardzo gorący. Dobrze byłoby przed przetwornicą umieścić duży pojemnościowy kondensator zasilający.

LM2596 to przetwornica step-down DC-DC, często produkowana jest w postaci gotowych modułów, kosztujących około 1 dolara (poszukaj LM2596S DC-DC 1,25-30 V 3A). Płacąc 1,5 dolara, można kupić na Ali podobny moduł z diodą LED wskazującą napięcie wejściowe i wyjściowe, wyłączającą napięcie wyjściowe oraz przyciskami dostrajania z wyświetlaniem wartości na wskaźnikach cyfrowych. Zgadzam się – oferta jest więcej niż kusząca!

Poniżej znajduje się schemat ideowy tej płytki konwertera (kluczowe elementy zaznaczono na obrazku na końcu). Na wejściu znajduje się zabezpieczenie przed odwróceniem polaryzacji - dioda D2. Zapobiegnie to uszkodzeniu regulatora na skutek nieprawidłowo podłączonego napięcia wejściowego. Pomimo tego, że układ lm2596 według karty katalogowej może przetwarzać napięcia wejściowe do 45 V, w praktyce przy długotrwałej pracy napięcie wejściowe nie powinno przekraczać 35 V.

W przypadku lm2596 napięcie wyjściowe określa się za pomocą poniższego równania. Za pomocą rezystora R2 napięcie wyjściowe można regulować w zakresie od 1,23 do 25 V.

Choć chip lm2596 zaprojektowano na maksymalny prąd pracy ciągłej wynoszący 3 A, to niewielka powierzchnia masy foliowej nie jest wystarczająca do odprowadzenia powstałego ciepła w całym zakresie pracy obwodu. Należy również pamiętać, że wydajność tego konwertera różni się znacznie w zależności od napięcia wejściowego, napięcia wyjściowego i prądu obciążenia. Wydajność może wynosić od 60% do 90% w zależności od warunków pracy. Dlatego odprowadzanie ciepła jest obowiązkowe, jeśli praca ciągła odbywa się przy prądach większych niż 1 A.

Zgodnie z arkuszem danych kondensator wyprzedzający należy zainstalować równolegle z rezystorem R2, szczególnie gdy napięcie wyjściowe przekracza 10 V - jest to konieczne dla zapewnienia stabilności. Ale tego kondensatora często nie ma na chińskich niedrogich płytach inwerterowych. W trakcie eksperymentów przetestowano kilka egzemplarzy przetwornic prądu stałego w różnych warunkach pracy. W efekcie doszliśmy do wniosku, że stabilizator LM2596 dobrze nadaje się do niskich i średnich prądów zasilania obwodów cyfrowych, natomiast przy wyższych wartościach mocy wyjściowej wymagany jest radiator.

Przetwornice DC/DC są szeroko stosowane do zasilania różnych urządzeń elektronicznych. Stosowane są w urządzeniach komputerowych, urządzeniach komunikacyjnych, różnych obwodach sterowania i automatyki itp.

Zasilacze transformatorowe

W tradycyjnych zasilaczach transformatorowych napięcie sieci zasilającej jest przekształcane, najczęściej obniżane, do żądanej wartości za pomocą transformatora. Obniżone napięcie jest wygładzane przez filtr kondensatorowy. W razie potrzeby za prostownikiem instalowany jest stabilizator półprzewodnikowy.

Zasilacze transformatorowe są zwykle wyposażone w stabilizatory liniowe. Takie stabilizatory mają co najmniej dwie zalety: niski koszt i niewielką liczbę części w uprzęży. Ale te zalety są niweczone przez niską wydajność, ponieważ znaczna część napięcia wejściowego jest wykorzystywana do podgrzewania tranzystora sterującego, co jest całkowicie niedopuszczalne w przypadku zasilania przenośnych urządzeń elektronicznych.

Przetwornice DC/DC

Jeżeli sprzęt zasilany jest z ogniw galwanicznych lub akumulatorów, wówczas doprowadzenie napięcia do wymaganego poziomu możliwe jest jedynie przy pomocy przetwornic DC/DC.

Pomysł jest dość prosty: napięcie stałe zamieniane jest na napięcie przemienne, zwykle o częstotliwości kilkudziesięciu, a nawet setek kiloherców, zwiększane (zmniejszane), a następnie prostowane i podawane do obciążenia. Takie konwertery nazywane są często konwerterami impulsowymi.

Przykładem jest konwerter podwyższający napięcie z 1,5 V na 5 V, czyli napięcie wyjściowe USB komputera. Podobny konwerter małej mocy sprzedawany jest na Aliexpress.

Ryż. 1. Przetwornica 1,5V/5V

Przetwornice impulsowe są dobre, ponieważ mają wysoką sprawność, wahającą się od 60..90%. Kolejną zaletą przetwornic impulsowych jest szeroki zakres napięć wejściowych: napięcie wejściowe może być niższe od napięcia wyjściowego lub znacznie wyższe. Ogólnie przetwornice DC/DC można podzielić na kilka grup.

Klasyfikacja konwerterów

Obniżenie, w terminologii angielskiej step-down lub buck

Napięcie wyjściowe tych przetwornic jest z reguły niższe niż napięcie wejściowe: bez znaczących strat cieplnych tranzystora sterującego można uzyskać napięcie zaledwie kilku woltów przy napięciu wejściowym 12...50 V. Prąd wyjściowy takich przetwornic zależy od zapotrzebowania na obciążenie, co z kolei determinuje konstrukcję obwodu przetwornicy.

Inna angielska nazwa konwertera obniżającego napięcie to chopper. Jedną z opcji tłumaczenia tego słowa jest przerywacz. W literaturze technicznej przetwornica obniżająca napięcie jest czasami nazywana „chopperem”. Na razie po prostu zapamiętajmy to określenie.

Zwiększanie, w terminologii angielskiej, podwyższenie lub wzmocnienie

Napięcie wyjściowe tych przetwornic jest wyższe niż napięcie wejściowe. Przykładowo przy napięciu wejściowym 5 V napięcie wyjściowe może sięgać nawet 30 V i możliwa jest jego płynna regulacja i stabilizacja. Dość często konwertery podwyższające nazywane są wzmacniaczami.

Konwertery uniwersalne - SEPIC

Napięcie wyjściowe tych przetwornic utrzymuje się na zadanym poziomie, gdy napięcie wejściowe jest wyższe lub niższe od napięcia wejściowego. Zalecane w przypadkach, gdy napięcie wejściowe może zmieniać się w znacznych granicach. Np. w samochodzie napięcie akumulatora może wahać się w granicach 9...14V, ale trzeba uzyskać stabilne napięcie 12V.

Przetwornice odwracające

Główną funkcją tych przetwornic jest wytwarzanie napięcia wyjściowego o odwrotnej polaryzacji w stosunku do źródła zasilania. Bardzo wygodne w przypadkach, gdy wymagane jest na przykład zasilanie bipolarne.

Wszystkie wymienione przetwornice mogą być stabilizowane lub niestabilizowane, napięcie wyjściowe może być galwanicznie połączone z napięciem wejściowym lub posiadać galwaniczną izolację napięciową. Wszystko zależy od konkretnego urządzenia, w którym konwerter będzie zastosowany.

Aby przejść do dalszej opowieści o przetwornicach DC/DC należy przynajmniej zapoznać się z teorią w ujęciu ogólnym.

Przetwornik obniżający napięcie - konwerter buck

Jego schemat funkcjonalny pokazano na poniższym rysunku. Strzałki na przewodach pokazują kierunki prądów.

Ryc.2. Schemat funkcjonalny stabilizatora choppera

Napięcie wejściowe Uin podawane jest na filtr wejściowy - kondensator Cin. Kluczowym elementem jest tranzystor VT, który przeprowadza przełączanie prądu o wysokiej częstotliwości. Może być albo. Oprócz wskazanych części obwód zawiera diodę wyładowczą VD i filtr wyjściowy - LCout, z którego napięcie jest dostarczane do obciążenia Rн.

Łatwo zauważyć, że obciążenie jest połączone szeregowo z elementami VT i L. Dlatego obwód jest sekwencyjny. Jak następuje spadek napięcia?

Modulacja szerokości impulsu - PWM

Obwód sterujący wytwarza prostokątne impulsy o stałej częstotliwości lub stałym okresie, co w zasadzie jest tym samym. Impulsy te pokazano na rysunku 3.

Ryc.3. Impulsy kontrolne

Tutaj t to czas impulsu, tranzystor jest otwarty, t to czas pauzy, a tranzystor jest zamknięty. Stosunek ti/T nazywany jest cyklem pracy, oznaczony literą D i wyrażony w %% lub po prostu w liczbach. Przykładowo, przy D równym 50% okazuje się, że D=0,5.

Zatem D może zmieniać się od 0 do 1. Przy wartości D=1 kluczowy tranzystor znajduje się w stanie pełnego przewodzenia, a przy D=0 w stanie odcięcia, mówiąc najprościej, jest zamknięty. Nietrudno zgadnąć, że przy D=50% napięcie wyjściowe będzie równe połowie napięcia wejściowego.

Jest całkiem oczywiste, że napięcie wyjściowe jest regulowane poprzez zmianę szerokości impulsu sterującego t, a właściwie poprzez zmianę współczynnika D. Ta zasada regulacji nazywa się (PWM). W prawie wszystkich zasilaczach impulsowych stabilizacja napięcia wyjściowego odbywa się za pomocą PWM.

Na schematach pokazanych na rysunkach 2 i 6 PWM jest „ukryty” w prostokątach oznaczonych jako „Obwód sterujący”, które realizują pewne dodatkowe funkcje. Może to być na przykład miękki start napięcia wyjściowego, zdalne załączenie lub zabezpieczenie przeciwzwarciowe przetwornicy.

Ogólnie rzecz biorąc, konwertery stały się tak powszechne, że producenci komponentów elektronicznych zaczęli produkować sterowniki PWM na każdą okazję. Asortyment jest tak duży, że żeby je wymienić, trzeba by całą książkę. Dlatego nikomu nie przychodzi do głowy składanie przetworników z elementów dyskretnych, czyli jak to się często mówi w „luźnej” formie.

Ponadto gotowe przetwornice małej mocy można kupić na Aliexpress lub Ebay za niską cenę. W takim przypadku do instalacji w projekcie amatorskim wystarczy przylutować przewody wejściowe i wyjściowe do płytki i ustawić wymagane napięcie wyjściowe.

Wróćmy jednak do naszego rysunku 3. W tym przypadku współczynnik D określa, jak długo będzie otwarty (faza 1) lub zamknięty (faza 2). Dla tych dwóch faz obwód można przedstawić na dwóch rysunkach. Rysunki NIE POKAZUJĄ tych elementów, które nie są wykorzystywane w tej fazie.

Ryc.4. Faza 1

Gdy tranzystor jest otwarty, prąd ze źródła zasilania (ogniwo galwaniczne, akumulator, prostownik) przepływa przez dławik indukcyjny L, obciążenie Rn i kondensator ładujący Cout. Jednocześnie przez obciążenie przepływa prąd, kondensator Cout i cewka indukcyjna L gromadzą energię. Prąd iL STOPNIOWO ZWIĘKSZA się pod wpływem indukcyjności cewki indukcyjnej. Ta faza nazywa się pompowaniem.

Gdy napięcie obciążenia osiągnie ustawioną wartość (określoną przez ustawienia urządzenia sterującego), tranzystor VT zamyka się i urządzenie przechodzi do drugiej fazy - fazy rozładowania. Zamknięty tranzystor na rysunku w ogóle nie jest pokazany, jakby nie istniał. Ale to oznacza tylko, że tranzystor jest zamknięty.

Ryc.5. Faza 2

Gdy tranzystor VT jest zamknięty, w cewce indukcyjnej nie następuje uzupełnianie energii, ponieważ źródło zasilania jest wyłączone. Indukcyjność L ma tendencję do zapobiegania zmianom wielkości i kierunku prądu (samoindukcji) przepływającego przez uzwojenie cewki indukcyjnej.

Dlatego prąd nie może natychmiast się zatrzymać i jest zamykany przez obwód „ładowania diody”. Z tego powodu dioda VD nazywana jest diodą wyładowczą. Z reguły jest to szybka dioda Schottky'ego. Po okresie kontrolnym faza 2 obwód przełącza się na fazę 1 i proces się powtarza. Maksymalne napięcie na wyjściu rozważanego obwodu może być równe wejściu i nic więcej. Aby uzyskać napięcie wyjściowe większe niż wejściowe, stosuje się przetwornice podwyższające.

Na razie wystarczy przypomnieć wielkość indukcyjności, która decyduje o dwóch trybach pracy przerywacza. Jeżeli indukcyjność będzie niewystarczająca, przetwornica będzie pracować w trybie prądu wyłączalnego, co jest całkowicie niedopuszczalne w przypadku zasilaczy.

Jeżeli indukcyjność jest odpowiednio duża, wówczas praca odbywa się w trybie prądu ciągłego, co pozwala przy zastosowaniu filtrów wyjściowych uzyskać stałe napięcie o akceptowalnym poziomie tętnienia. Przetwornice podwyższające, które zostaną omówione poniżej, działają również w trybie prądu ciągłego.

Aby nieznacznie zwiększyć wydajność, diodę wyładowczą VD zastąpiono tranzystorem MOSFET, który w odpowiednim momencie jest otwierany przez obwód sterujący. Takie konwertery nazywane są synchronicznymi. Ich zastosowanie jest uzasadnione, jeżeli moc przetwornicy jest odpowiednio duża.

Przetworniki podwyższające lub podwyższające

Przetwornice typu boost stosowane są głównie do zasilania niskim napięciem, np. z dwóch lub trzech akumulatorów, a niektóre elementy konstrukcyjne wymagają napięcia 12...15V przy niskim poborze prądu. Dość często konwerter podwyższający jest krótko i wyraźnie nazywany słowem „wzmacniacz”.

Ryc.6. Schemat funkcjonalny przetwornicy podwyższającej napięcie

Napięcie wejściowe Uin jest podawane na filtr wejściowy Cin i dostarczane do połączonego szeregowo L i tranzystora przełączającego VT. Dioda VD jest podłączona do punktu połączenia cewki z drenem tranzystora. Obciążenie Rn i kondensator bocznikowy Cout są podłączone do drugiego zacisku diody.

Tranzystor VT jest sterowany przez obwód sterujący, który wytwarza sygnał sterujący o stabilnej częstotliwości z regulowanym współczynnikiem wypełnienia D, tak jak opisano powyżej przy opisie obwodu przerywacza (rys. 3). Dioda VD blokuje obciążenie kluczowego tranzystora w odpowiednim momencie.

Gdy kluczowy tranzystor jest otwarty, prawe wyjście cewki L zgodnie ze schematem jest podłączone do bieguna ujemnego źródła zasilania Uin. Przez cewkę i otwarty tranzystor przepływa rosnący prąd (pod wpływem indukcyjności) ze źródła zasilania, a energia gromadzi się w cewce.

W tym momencie dioda VD blokuje kondensator obciążenia i wyjściowy od obwodu przełączającego, zapobiegając w ten sposób rozładowaniu kondensatora wyjściowego przez otwarty tranzystor. Obciążenie w tym momencie zasilane jest energią zgromadzoną w kondensatorze Cout. Naturalnie napięcie na kondensatorze wyjściowym spada.

Gdy napięcie wyjściowe spadnie nieco poniżej ustawionej wartości (określonej przez ustawienia obwodu sterującego), kluczowy tranzystor VT zamyka się, a energia zgromadzona w cewce indukcyjnej poprzez diodę VD ładuje kondensator Cout, który zasila cewkę obciążenie. W tym przypadku emf samoindukcji cewki L jest dodawany do napięcia wejściowego i przenoszony na obciążenie, dlatego napięcie wyjściowe jest większe niż napięcie wejściowe.

Gdy napięcie wyjściowe osiągnie ustawiony poziom stabilizacji, obwód sterujący otwiera tranzystor VT i proces powtarza się od fazy magazynowania energii.

Przetwornice uniwersalne - SEPIC (przetwornica z cewką pierwotną single-ended lub przetwornica z asymetrycznie obciążoną indukcyjnością pierwotną).

Takie przetwornice stosuje się głównie wtedy, gdy obciążenie ma niewielką moc, a napięcie wejściowe zmienia się w stosunku do napięcia wyjściowego w górę lub w dół.

Ryc.7. Schemat funkcjonalny konwertera SEPIC

Bardzo podobny do obwodu konwertera podwyższającego pokazanego na rysunku 6, ale z dodatkowymi elementami: kondensatorem C1 i cewką L2. To właśnie te elementy zapewniają pracę przetwornicy w trybie redukcji napięcia.

Przetwornice SEPIC są stosowane w zastosowaniach, w których napięcie wejściowe ulega znacznym zmianom. Przykładem jest regulator konwertera zwiększającego/zmniejszającego napięcie 4V-35V do 1,23V-32V. To właśnie pod tą nazwą w chińskich sklepach sprzedawany jest konwerter, którego obwód pokazano na rysunku 8 (kliknij na rysunek, aby powiększyć).

Ryc.8. Schemat ideowy konwertera SEPIC

Rysunek 9 przedstawia wygląd tablicy z oznaczeniem głównych elementów.

Ryc.9. Wygląd konwertera SEPIC

Rysunek przedstawia główne części zgodnie z rysunkiem 7. Należy pamiętać, że są dwie cewki L1 L2. Na podstawie tej funkcji można stwierdzić, że jest to konwerter SEPIC.

Napięcie wejściowe płytki może mieścić się w zakresie 4…35V. W tym przypadku napięcie wyjściowe można regulować w zakresie 1,23…32V. Częstotliwość pracy przetwornika wynosi 500 KHz.Przy niewielkich wymiarach 50 x 25 x 12 mm płytka zapewnia moc do 25 W. Maksymalny prąd wyjściowy do 3A.

Ale w tym miejscu należy poczynić uwagę. Jeśli napięcie wyjściowe zostanie ustawione na 10 V, wówczas prąd wyjściowy nie może być większy niż 2,5 A (25 W). Przy napięciu wyjściowym 5 V i maksymalnym prądzie 3 A moc wyniesie tylko 15 W. Najważniejsze, żeby nie przesadzić: albo nie przekraczaj maksymalnej dopuszczalnej mocy, albo nie przekraczaj dopuszczalnych limitów prądu.

Nadaje się np. do zasilania laptopa w samochodzie, do konwersji 12-24, do ładowania akumulatora samochodowego z zasilacza 12V itp.

Konwerter przyjechał z torem lewym typu UAххххYP i przez bardzo długi czas bo 3 miesiące prawie otworzyłem spór.
Sprzedawca dobrze owinął urządzenie.

W zestawie znajdowały się mosiężne stojaki z nakrętkami i podkładkami, które od razu przykręciłem, żeby się nie zgubiły.

Instalacja jest dość wysokiej jakości, płyta została wyczyszczona.
Grzejniki są całkiem przyzwoite, dobrze zabezpieczone i odizolowane od obwodu.
Dławik nawinięty jest na 3 przewody - właściwe rozwiązanie przy takich częstotliwościach i prądach.
Jedyną rzeczą jest to, że cewka indukcyjna nie jest zabezpieczona i wisi na samych przewodach.

Rzeczywisty schemat urządzenia:

Byłem zadowolony z obecności stabilizatora zasilania mikroukładu - znacznie rozszerza on zakres wejściowego napięcia roboczego od góry (do 32 V).
Napięcie wyjściowe nie może być oczywiście mniejsze niż napięcie wejściowe.
Za pomocą wieloobrotowego rezystora dostrajającego można regulować stabilizowane napięcie wyjściowe w zakresie od wejścia do 35 V
Czerwona dioda LED świeci się, gdy na wyjściu pojawia się napięcie.
Konwerter zmontowany jest w oparciu o powszechnie stosowany sterownik PWM UC3843AN

Schemat połączeń jest standardowy, do tranzystora dodano wtórnik emitera, aby skompensować sygnał z czujnika prądu. Pozwala to zwiększyć czułość zabezpieczenia prądowego i zmniejszyć straty napięcia na czujniku prądu.
Częstotliwość robocza 120 kHz

Gdyby i tutaj Chińczycy nie schrzanili, byłbym bardzo zaskoczony :)
- Przy niewielkim obciążeniu wytwarzanie następuje impulsowo i słychać syk przepustnicy. Zauważalne jest również opóźnienie regulacji przy zmianie obciążenia.
Dzieje się tak z powodu nieprawidłowo wybranego obwodu kompensacji sprzężenia zwrotnego (kondensator 100nF między nogami 1 i 2). Znacząco zmniejszono pojemność kondensatora (do 200 pF) i przylutowano na górze rezystor 47 kOhm.
Syczenie zniknęło, a stabilność pracy wzrosła.

Zapomnieli zainstalować kondensator do filtrowania szumu impulsowego na wejściu zabezpieczenia prądowego. Umieściłem kondensator 200 pF pomiędzy trzecią nóżką a wspólnym przewodnikiem.

Nie ma bocznika ceramicznego równoległego do elektrolitów. W razie potrzeby można lutować ceramikę SMD.

Jest zabezpieczenie przed przeciążeniem, ale nie ma zabezpieczenia przed zwarciem.
Nie ma żadnych filtrów, a kondensatory wejściowe i wyjściowe nie wygładzają zbyt dobrze napięcia pod dużym obciążeniem.

Jeżeli napięcie wejściowe jest w pobliżu dolnej granicy tolerancji (10-12V) sensowne jest przełączenie zasilania sterownika z obwodu wejściowego na wyjściowy poprzez ponowne wlutowanie zworki znajdującej się na płytce

Oscylogram na przełączniku przy napięciu wejściowym 12V

Przy niewielkim obciążeniu obserwuje się proces oscylacyjny przepustnicy

To właśnie udało nam się wycisnąć maksymalnie przy napięciu wejściowym 12V
Wejście 12 V / 9 A Wyjście 20 V / 4,5 A (90 W)
Jednocześnie obydwa grzejniki nagrzały się przyzwoicie, ale nie było mowy o przegrzaniu
Oscylogramy na przełączniku i wyjściu. Jak widać, pulsacje są bardzo duże ze względu na małe kondensatory i brak ceramiki bocznikowej

Jeśli prąd wejściowy osiągnie 10A, przetwornica zaczyna uciążliwie gwizdać (włącza się zabezpieczenie prądowe) i napięcie wyjściowe maleje

W rzeczywistości maksymalna moc falownika jest w dużym stopniu zależna od napięcia wejściowego. Producent twierdzi, że ma moc 150 W, maksymalny prąd wejściowy 10 A, maksymalny prąd wyjściowy 6 A. Jeśli zamienisz 24 V na 30 V, to oczywiście wytworzy deklarowane 150 W, a nawet trochę więcej, ale jest mało prawdopodobne, aby ktokolwiek tego potrzebował. Przy napięciu wejściowym 12V można liczyć jedynie na 90W

Wyciągnij własne wnioski :)

Planuję kupić +95 Dodaj do ulubionych Recenzja przypadła mi do gustu +68 +149

LM2596 to regulator napięcia prądu stałego z możliwością przełączania. Ma wysoką wydajność. Nagrzewa się mniej w porównaniu z modułami na stabilizatorach liniowych. Zasilacz może być stosowany w szerokiej gamie urządzeń. Do niewątpliwych zalet należy praca w zauważalnym zakresie napięcia wejściowego. W połączeniu z wysoką wydajnością daje to dobre rezultaty przy łączeniu DC-DC LM2596 szeregowo ze źródłami prądu chemicznego, panelami słonecznymi lub generatorami wiatrowymi.

Dodając transformator, prostownik i filtr do przetwornicy DC-DC LM2596 otrzymujemy zasilanie. Na wejściu stabilizatora napięcie musi być co najmniej o 1,5 V większe od napięcia wyjściowego. Jeżeli pobór mocy z DC-DC LM2596 przekracza dziesięć W, należy zastosować środki chłodzące.

Dostępne są otwory montażowe na śruby. Nie ma listew zaciskowych, przewody będą musiały zostać przylutowane. Pod chipem znajdują się otwory z metalizacją umożliwiające dodatkowe odprowadzanie ciepła na tylną stronę płytki.

Dane techniczne konwertera LM2596

  • Efektywność konwersji (COP): do 92%
  • Częstotliwość przełączania: 150 kHz
  • Temperatura pracy: -40 do + 85°C
  • Wpływ zmiany napięcia wejściowego na poziom wyjściowy: ±0,5%
  • Precyzyjnie utrzymuje ustawione napięcie: ±2,5%
  • Napięcie wejściowe: 3-40 V
  • Napięcie wyjściowe: 1,5-35 V (regulowane)
  • Prąd wyjściowy: nominalny do 1A, od 1 do 2A ogrzewanie zauważalnie wzrasta, maksymalnie 3A (wymagany dodatkowy grzejnik)
  • Rozmiar: 45x20x14 mm

Schemat ideowy konwertera LM2596

W niektórych modułach dioda zabezpieczająca D1 jest podłączona odwrotnie równolegle na wejściu, ale w tym przypadku nie zapomnij o podłączeniu na wejściu bezpiecznika, który spali się w przypadku odwrócenia polaryzacji; dioda ta chroni również przed skokami napięcia przy wyjście.

Istnieją opcje z bezpośrednim podłączeniem diody D1 (SS34, SS54) na wejściu, zwykle są to diody Schottky'ego; diody te mają dwie pozytywne cechy: bardzo niski spadek napięcia w kierunku przewodzenia (0,2-0,4 V) na złączu i bardzo dużą prędkość .

Ale tanie moduły oparte na LM2596 nie mają diody ochronnej, z jednej strony jest to minus, ponieważ można przypadkowo zabić konwerter, odwracając polaryzację na wejściu, a z drugiej strony jest to plus, ponieważ pewne napięcie spadnie na diodzie i nagrzeje się przy dużych prądach.

Przetwornik podłącza się bardzo prosto, na styki modułu +IN, –IN (odpowiednio plus i minus) podawane jest nieustabilizowane napięcie, a na stykach płytki +OUT, -OUT usuwane jest napięcie wyjściowe.

Na odwrotnej stronie znajduje się strzałka wskazująca, w jakim kierunku zmierza transformacja.

Galeria zdjęć