Dc dc преобразователь на xl4015e1 схема

Импульсный стабилизатор на микросхеме XL4015

Данный обзор посвящён модулю импульсного стабилизатора, который предлагается интернет-магазинами под названием «5A Lithium Charger CV CC Buck Step Down Power Module LED Driver». Таким образом модуль представляет собой импульсный понижающий преобразователь, предназначенный для зарядки литий-ионных аккумуляторов в режимах CV (постоянное напряжение) и СС (постоянный ток), а также для питания светодиодов. Стоит данное устройство около 2-х USD. Конструктивно модуль представляет собой печатную плату, на которой установлены все элементы, включая сигнальные светодиоды и органы регулировки. Внешний вид модуля представлен на рис.1.

Чертёж печатной платы представлен на рис. 2.

Согласно спецификации изготовителя модуль имеет следующие технические характеристики:

  • Входное напряжение 6-38 В постоянного тока.
  • Выходное напряжение регулируемое 1.25-36 В постоянного тока.
  • Выходной ток 0-5 А (регулируемый).
  • Мощность в нагрузке до 75 ВА.
  • КПД более 96%.
  • Имеется встроенная защита от перегрева и короткого замыкания в нагрузке.
  • Размеры модуля 61.7х26.2х15 мм.
  • Масса 20 грамм.

Сочетание невысокой цены, малых размеров и высоких технических характеристик вызвало у автора интерес и желание экспериментально определить основные характеристики модуля.
Производитель не приводит схему электрическую принципиальную, по этому её пришлось рисовать самостоятельно. Результат этой работы представлен на рис. 3.

Основой устройства является микросхема DA2 XL4015, представляющая собой оригинальную китайскую разработку. Данная микросхема весьма похожа на популярную LM2596, но отличается улучшенными характеристиками. Видимо это достигается применением в качестве силового ключа мощного полевого транзистора. Описание этой микросхемы приведено в Л1. В данном устройстве микросхема включена в полном соответствии с рекомендациями изготовителя. Переменный резистор “CV” является регулятором выходного напряжения. Цепь регулируемого ограничения выходного тока выполнена на операционном усилителе DA3.1. Этот усилитель сравнивает падение напряжения на токоизмерительном резисторе R9 с регулируемым напряжением, снимаемым с переменного резистора “CC”. С помощью этого резистора можно задать желаемый уровень ограничения тока в нагрузке стабилизатора.

Если заданное значение тока будет превышено, то на выходе усилителя появится сигнал высокого уровня, красный светодиод HL2 откроется и напряжение на входе 2 микросхемы DA2 повысится, что приведёт к снижению напряжения и тока на выходе стабилизатора. Кроме того свечение HL2 будет сигнализировать о том, что модуль работает в режиме стабилизации тока (СС). Конденсатор С5 должен обеспечивать устойчивость узла регулирования тока.

На втором операционном усилителе DA3.2 собран сигнализатор снижения тока в нагрузке до значения менее 9% от заданного максимального тока. Если ток превышает указанное значение, то светится синий светодиод HL3, в противном случае светится зелёный светодиод HL1. При зарядке литий-ионных аккумуляторов снижение зарядного тока является одним из признаков окончания зарядки.
На микросхеме DA1 собран стабилизатор с выходным напряжением 5В. Это напряжение используется для питания операционного усилителя DA3, также оно используется для формирования опорного напряжения ограничителя тока и сигнализатора снижения тока.

Падение напряжения на токоизмерительном резисторе никак не компенсируется, по этому с ростом тока в нагрузке выходное напряжение стабилизатора снижается. Чтобы уменьшить данный недостаток величина токоизмерительного резистора выбрана достаточно маленькой (0.05 Ома). Из-за этого дрейф операционного усилителя DA3 может вызвать заметную нестабильность как уровня ограничения выходного тока так и уровня срабатывания сигнализатора.
Испытания модуля показали, что выходное сопротивление стабилизатора в режиме стабилизации напряжения (CV) практически полностью определяется токоизмерительным резистором и составляет около 0.06 Ома.
Коэффициент стабилизации напряжения около 400.
Для оценки тепловыделения на вход модуля было подано напряжение 12В. На выходе было установлено напряжение 5В при нагрузке сопротивлением 2.5 Ома (ток 2А). Через 30 минут микросхема DA2, дроссель L1 и диод VD1 нагрелись до 71, 64 и 48 градусов Цельсия соответственно.

Работа в режиме стабилизации тока в нагрузке (СС) сопровождалась переходом микросхемы DA2 в режим формирования пачек импульсов. Частота следования и длительность пачек изменялись в широких пределах в зависимости от величины тока. Эффект стабилизации тока при этом имел место, но пульсации на выходе модуля существенно возрастали. Кроме того работа устройства в режиме СС сопровождалась довольно громким писком, источником которого являлся дроссель L1.
Работа сигнализатора снижения тока нареканий не вызвала. Модуль успешно выдерживал короткое замыкание в нагрузке.

Таким образом модуль работоспособен как в режиме CV, так и в режиме СС, но при его использовании следует учитывать вышеописанные особенности.
Данный обзор написан по результатам исследования одного экземпляра устройства, что делает полученные результаты чисто ориентировочными.
По мнению автора описанный импульсный стабилизатор может быть с успехом использован, если требуется дешёвый, компактный источник питания с удовлетворительными характеристиками.

XL4015 — понижающий DC-DC преобразователь напряжения

Понижающий DC-DC преобразователь на основе чипа Xl4015 — это дешевый и мощный для своего маленького размера модуль. У данного модуля можно регулировать как напряжение так и ток, для этого у модуля два многооборотных подстроечных резистора номиналом 10 кОм. Благодаря этому из него можно сделать скромный лабораторный блок питания, нужно только добавить блок питания и вольтамперметр, к примеру DSN-VC288. Также существует специальный вольтамперметр для этого модуля. XL4015 чем то напоминает LM2596, но имеет встроенный полевой транзистор, а так же выходной ток больше — до 5А.

XL4015 имеет КПД до 96%, мощность в нагрузке 75ВТ, при максимальном токе 5А. Питается модуль от 8В до 38В, выходное напряжение от 1.25В до 36В. В микросхеме есть защита от короткого замыкания (лимит тока 8 А), защита от перегрева — автоматическое отключение выхода при превышении рабочей температуры. Защита по входу от переполюсовки нет, но можно подключить по входу диод или диодный мост.

Благодаря регулируемому току этот модуль (драйвер) можно использовать для зарядки литий-ионных аккумуляторов, питания светодиодных лент, блок питания с стабилизацией тока и так далее.

Технические характеристики преобразователя XL4015

  • Эффективность преобразования (КПД): до 96%;
  • Частота переключения: 180 кГц;
  • Рабочая температура: от -40 до + 85 °C;
  • Входное напряжение: 8-36 В;
  • Выходное напряжение: 1.25-32 В (регулируемое);
  • Выходной ток: регулируемый до максимального значения 5 А;
  • Выходная мощность: 75 Вт;
  • Защита: от короткого замыкания, от перегрева, ограничение выходного тока;
  • Защита от переполюсовки: нет;
  • Размер: 26 x 62 x 16 мм;

Принципиальная схема модуля XL4015

Ниже приведена принципиальная схема преобразователя — модуля на базе XL4005, а не XL4015. В плане выходного тока и КПД XL4005 и XL4015 идентичны. Основное различие в рабочей частоте (300кГц. для XL4005 и 180кГц. для XL4015), что позволяет использовать для XL4005 дроссель меньшей индуктивности (читай меньшего размера), и в небольшой разнице максимального входного напряжения (32В. для XL4005 и 36В. для XL4015).

Ещё XL4005 отличается более низким опорным напряжением (0,8В. вместо 1,25В. у XL4015), что делает её более предпочтительной для использования в схемах стабилизатора тока (драйвера для мощных светодиодов например).

На сдвоенном операционном усилителе LM358 собрана схема регулируемого токоограничения и компаратор для индикации окончания заряда. В качестве датчика тока применён шунт на базе резистора SMD 2512 0,05Ом. Резистор припаян с обратной стороны модуля.

Отдельно стоящий красный светодиод (R) показывает работу в режиме ограничения тока. Синий светодиод (B) показывает режим заряда аккумулятора (ток больше 10% от уставки), зелёный (или красный) рядом с ним (G) — режим окончания заряда (уменьшение тока до 10% от уставки).

Схема подключения XL4015 DC-DC преобразователя

Для подсоединения питания и нагрузки есть 4 зажима на винтах и/или места для пайки.

Читать еще:  220 Вольт интернет магазин невинномысск

Напряжение подается на контакты модуля +IN, –IN (плюс и минус соответственно), а выходное напряжение снимается с выходных контактов +OUT и -OUT.

ШИМ контроллер для DC-DC преобразователя XL4005E1

  • Цена: $5.40 за 10шт
  • Перейти в магазин

Очередное включение, ток выставлен на 4А, начинает дико греться диодная сборка, что не удивительно. Устанавливаю её на первый попавшийся под руку радиатор, чтобы опять не запалить.

Плата работает нормально пару часов 🙂 Температура всех компонентов стала гораздо ниже, входной конденсатор перестал перегреваться, самым горячим элементом оставался дроссель, который действительно рассчитан на ток 3A.
Родное кольцо дросселя T50-26B, обмотка проводом всего 0,7мм
Беру ещё парочку колец побольше размером из такого-же материала (распылённое железо -26) и мотаю на 30-33мкГн.
Сразу замечу, что материал неудачен для работы на частотах свыше 100кГц из-за повышенных потерь в сердечнике. На требуемой частоте 300кГц лучше работают кольца из распылённого железа -52 (слева) либо из композитного материала (справа). В дальнейшем обязательно попробую их поставить.

Все 3 дросселя, родной слева.
T50-26B 30мкГн (27 витков 0,7мм, изначально был 31 виток)
T60-26 30мкГн (25 витков 0,9мм)
T80-26 33мкГн (25 витков 1,1мм)

Ставлю дроссель T60-26 30мкГн

На токе 4А сильного нагрева дросселя уже нет, преобразователь работает нормально.
Для выяснения наличия работающей внутренней термозащиты микросхемы, выставил выходной ток 2А и коснулся разогретым паяльником непосредственно до её металлической подложки. Через пару секунд микросхема полностью отрубилась. Убрал паяльник — через 3 секунды микросхема опять заработала. Так успешно повторил несколько раз. Вывод — термозащита работает, но видимо не на всех микросхемах или не во всех режимах.

Далее, был изготовлен и установлен более-менее нормальный радиатор на всё это безобразие. Радиатор — половинка от древнего процессорного кулера.

К плате прилепил на термоскотч. Если будет недостаточно, приклею на теплопроводящий клей

Диодную сборку отавил ту-же и прикрутил к радиатору через изолятор, чтобы не выносить ВЧ импульсы на него.

Ради эксперимента, попробовал поставить дроссель T80-26 33мкГн, но он оказался с огромным запасом по мощности и почти не грелся, смысла его оставлять не было, поставил назад T60-26 30мкГн

После переделок, с установленным радиатором и увеличенным дросселем проверил температуры основных компонентов (пирометром), КПД и пульсации в разных режимах работы.
5В 1А
Радиатор и диод 35°С
ШИМ контроллер 36°С
Дроссель 39°С
Шунт 33°С
КПД 88%

5В 2А
Радиатор и диод 39°С
ШИМ контроллер 42°С
Дроссель 44°С
Шунт 42°С
КПД 86 %

2В 3А
Радиатор и диод 47°С
ШИМ контроллер 51°С
Дроссель 51°С
Шунт 55°С
КПД 78%

5В 3А
Радиатор и диод 46°С
ШИМ контроллер 51°С
Дроссель 52°С
Шунт 55°С
КПД 85%

10В 3А
Радиатор и диод 45°С
ШИМ контроллер 57°С
Дроссель 51°С
Шунт 57°С
КПД 90%

5В 4А
Радиатор и диод 57°С
ШИМ контроллер 68°С
Дроссель 64°С
Шунт 73°С (реально еще выше)
КПД 82%

5В 5А
Радиатор и диод 67°С
ШИМ контроллер 81°С
Дроссель 79°С
Шунт 96°С (реально еще выше) — перегрев налицо.
КПД 78%

Размах пульсаций на выходе при максимальном токе 5А — всего 30мВ.

Это заслуга высокой частоты преобразования 300кГц и керамического конденсатора на выходе.
На рабочих токах более 4А очень желательна замена шунта на 0,025-0,03Ом, что снизит его нагрев и повысит КПД преобразования.
Либо можно обойтись улучшением теплосьёма с шунта при помощи толстого медного проводника:

На токе 5А температура шунта снизилась до безопасной величины.

Для снижения нагрева дросселя попробовал заменить кольцо из распылённого железа -26 на композитное высокочастотное T60 с материнской платы (материал неизвестен), провод 0,9мм 23 витка, индуктивность 18мкГн

Нагрев дросселя заметно снизился — его и оставил.

Добавил резистор 330 Ом последовательно в цепи обратной связи, чтобы токоограничение работало при минимальном выходном напряжении.

Окончательный вариант схемы получился такой:

Ради интереса, проверил форму напряжения на диоде при разном выходном напряжении, но одинаковом токе 1А








10В

12В

Примечательно, что ток нагрузки почти не меняет форму напряжения на диоде, поэтому нет смысла её показывать.
Переделанная плата успешно отработала сутки в режиме 5В 5А без заметной деградации и дрейфа параметров и настроек.

Дополнительно проверил работу схемы при входном напряжении 24V на выходном токе 5А при разных выходных напряжениях — проблем с перегревом и перегрузкой не обнаружено несмотря на выходную мощность до 110Вт (22В 5А).

Итоговые выводы:
— Без переделки и дополнительного охлаждения, плата безопасно вытянет максимум 2,5А-3А
— Штатный диод перегревается сильнее всех элементов и подогревает рядом расположенный конденсатор и микросхему, поэтому вынос его на радиатор очень помогает выжать из платы обещанные амперы.
— Хоть микросхема по спецификации и тянет 5A, но получить их надо ещё постараться.
— Охлаждение элементов радиатором через плату неэффективно, но вполне возможно.
— Отремонтировать и улучшить можно что угодно, но иногда это нецелесообразно.

Блок питания на базе готового регулируемого DC-DC преобразователя

Простой блок питания 1,2 — 32V на базе DC-DC модуля (XL4015)

Один из самых востребованных приборов в мастерской начинающего радиолюбителя – это регулируемый блок питания. О том, как самостоятельно собрать регулируемый блок питания на микросхеме MC34063 я уже рассказывал. Но и у него есть ограничения и недостатки. Во-первых, это мощность. Во-вторых, отсутствие индикации выходного напряжения.

Здесь я расскажу о том, как с минимумом временных затрат и усилий собрать регулируемый блок питания 1,2 – 32 вольт и максимальным выходным током до 4-ёх ампер.

Для этого нам понадобится два очень важных элемента:

Трансформатор, с выходным напряжением до

25. 26 вольт. О том, как его подобрать и где найти, я расскажу далее;

Готовый модуль регулируемого DC-DC преобразователя со встроенным вольтметром на базе микросхемы XL4015.

Наиболее распространены и дёшевы модули на базе микросхем XL4015 и LM2956. Самый дешёвый вариант – это модуль без цифрового вольтметра. Для себя я купил несколько вариантов таких DC-DC преобразователей, но более всех мне понравился модуль на базе микросхемы XL4015 со встроенным вольтметром. О нём и пойдёт речь.

Вот так он выглядит. Покупал его на Алиэкспресс, вот ссылка. Можно подобрать подходящий по цене и модификации через поиск.

Обратная сторона платы и вид сбоку.

Основные характеристики модуля:

Диапазон входных напряжений: 4. 36V. Максимум 38. 40V. Реально работает от 4,5. 4,6 вольт. Если на входе 4 вольта, то индикация вольтметра засвечена не будет;

Диапазон выходных напряжений (регулируется): 1,25. 32V;

Максимальный выходной ток: 5А. На самом деле, это максимальный ток диода SS54, что на плате. Рекомендуют нагружать током не более 4,5А, а на микросхему XL4015 приклеить радиатор, который идёт в комплекте.

Диапазон измеряемого напряжения вольтметра: 0. 40V;

Точность показаний вольтметра: ±0,1V;

Защита от переполюсовки на входе;

Защита от короткого замыкания (КЗ) на выходе (Есть нарекания по работе защиты от короткого замыкания на выходе, поэтому специально устраивать КЗ не рекомендую);

Встроенная защита от температурного перегрева.

Не будем забывать, что производители любят завышать характеристики своих изделий. Судя по отзывам, наиболее оптимальный вариант использования данного DC-DC модуля — это работа при входном напряжении до 30 вольт и потребляемом токе до 2 ампер.

Читать еще:  Fubag ws 230 ddc es 838238

Управление DC-DC модулем.

На печатной плате DC-DC модуля установлены две кнопки управления и регулятор выходного напряжения — обычный многооборотный переменный резистор.

Короткое нажатие кнопки 1 отключает/включает индикацию вольтметра. Своеобразный диммер. Удобно при запитке от АКБ.

Коротким нажатием на кнопку 2 можно переключать режим работы вольтметра, а именно, отображения входного или выходного напряжения на индикаторе. При использовании совместно с АКБ можно контролировать напряжение батареи и не допускать глубокого разряда.

Калибровка показаний вольтметра.

Сначала кнопкой 2 выбираем, какое напряжение отображать на дисплее вольтметра (входное или выходное). Затем мультиметром замеряем постоянное напряжение (входное или выходное) на клеммах. Если оно отличается от величины напряжения, отображаемого вольтметром, то начинаем калибровку.

Жмём 3-4 секунды на 2-ую кнопку. Показания на дисплее должны потухнуть. Отпускаем кнопку. При этом показания на дисплее появятся и начнут моргать.

Далее кратковременными нажатиями на кнопки 1 и 2 уменьшаем или увеличиваем величину отображаемого напряжения с шагом 0,1V. Если надо увеличить показания, например, с 12,0V до 12,5V, то жмём 5 раз на кнопку 2. Если надо уменьшить с 12V до 11,5V, то, соответственно, жмём 5 раз на кнопку 1.

После того, как калибровка завершена, жмём секунд 5 на кнопку 2. При этом показания на дисплее вольтметра перестанут моргать — калибровка завершена. Также можно ничего не делать и секунд через 10 вольтметр сам выйдет из режима калибровки.

Для того чтобы собрать блок питания, кроме самого DC/DC-модуля нам понадобится трансформатор, а также небольшая схема — диодный мост и фильтр.

Вот схема, которую нам предстоит собрать.

(Картинка кликабельна. По клику откроется в новом окне)

О трансформаторе Т1 я расскажу чуть позднее, а сейчас разберёмся с диодным мостом VD1-VD4 и фильтром C1. Эту часть схемы я буду называть выпрямителем. Далее на фото — необходимые детали для его сборки.

Разводку будущих печатных дорожек на плате я рисовал маркером для печатных плат. Перед этим сделал набросок расположения элементов на плате, развёл соединительные проводники. Затем по шаблону отметил на заготовке места сверления. Сверлил до травления в хлорном железе, так как, если сверлить после травления, могут остаться зазубрины вокруг отверстий и легко повредить окантовку около отверстий.

Затем высушил заготовку после травления, смыл защитный слой лака от маркера «Уайт-спиритом». После этого вновь отмыл и высушил заготовку, зачистил медные дорожки мелкой наждачной бумагой и залудил все дорожки припоем. Вот, что получилось.

Немного о просчётах. Так как делал всё быстро и на коленке, то без «косяков», естественно, не обошлось. Во-первых, сделал плату двухсторонней, а не надо было. Дело в том, что отверстия то без металлизации, и запаять потом тот же разъём в такую двухстороннюю печатную плату непростая задача. С одной стороны контакты запаяешь без проблем, а вот с другой стороны платы уже никак. Так что намучился.

Вместо сетевого выключателя SA1 временно впаял перемычку. Установил входные и выходные разъёмы, а также разъём для подключения трансформатора. Разъёмы устанавливал в расчёте на модульность и удобство пользования, чтобы впредь можно было быстро и без пайки соединять блок выпрямителя с разными DC-DC модулями.

В качестве плавкого предохранителя FU1 использовал готовый с держателем. Очень удобно. И контакты под напряжением прикрыты, и предохранитель заменить без пайки не проблема. По идее подойдёт предохранитель в любом исполнении и типе корпуса.

В качестве диодного моста (VD1 — VD4) я использовал сборку RS407 на максимальный прямой ток 4 ампера. Аналоги диодного моста RS407 — это KBL10, KBL410. Диодный мост можно собрать и из отдельных выпрямительных диодов.

Тут стоит понимать, что сам регулируемый DC-DC модуль рассчитан на максимальный ток 5 ампер, но такой ток он сможет выдержать только в том случае, если на микросхему XL4015 установить радиатор, да, и для диода SS54, что на плате, ток в 5А — максимальный!

Также не будем забывать, что производители склонны завышать возможности своих изделий и срок их службы при таких нагрузках. Поэтому для себя я решил, что такой модуль можно нагружать током до 1 — 2 ампер. Речь идёт о постоянной, долгосрочной нагрузке, а не периодической (импульсной).

При таком раскладе, диодный мост можно выбрать на прямой ток 3-4 ампера. Этого должно хватить с запасом. Напомню, что если собирать диодный мост из отдельных диодов, то каждый из диодов, входящих в состав моста должен выдерживать максимальный потребляемый ток. В нашем случае это 3-4 ампера. Вполне подойдут диоды 1N5401 — 1N5408 (3А), КД257А (3А) и др.

Также для сборки потребуется электролитический конденсатор C1 ёмкостью 470 — 2200 мкФ. Конденсатор лучше выбрать на рабочее напряжение 63V, так как максимальное входное напряжение DC-DC преобразователя может быть до 36V, а то и 38. 40V. Поэтому разумней поставить конденсатор на 63V. С запасом и надёжно.

Тут опять же стоит понимать, что всё зависит от того, какое напряжение у вас будет на входе DC-DC модуля. Если, например, планируется использовать модуль для питания 12-ти вольтовой светодиодной ленты, а на входе DC-DC модуля будет напряжение только 16 вольт, то электролитический конденсатор можно поставить с рабочим напряжением 25 вольт или более.

Я же поставил по максимуму, так как данный модуль и собранный выпрямитель, я планировал использовать с разными трансформаторами, у которых разное выходное напряжение. Следовательно, чтобы каждый раз не перепаивать конденсатор, установил его на 63V.

В качестве трансформатора T1 подойдёт любой сетевой трансформатор с двумя обмотками. Первичная обмотка (Ⅰ) сетевая и должна быть рассчитана на переменное напряжение 220V, вторичная обмотка (Ⅱ) должна выдавать напряжение не более 25

Если взять трансформатор, на выходе которого будет более 26 вольт переменного напряжения, то после выпрямителя напряжение может быть уже более 36 вольт. А, как мы знаем, модуль DC-DC преобразователя рассчитан на входное напряжение до 36 вольт. Также стоит учитывать тот момент, что в бытовой электросети 220V иногда бывает чуть завышенное напряжение. Из-за этого, пусть и кратковременно, на выходе выпрямителя может образоваться довольно существенный «скачок» напряжения, который превысит допустимое напряжение в 38. 40 вольт для нашего модуля.

Далее вы поймёте, зачем я всё это разжёвываю.

Ориентировочный расчёт выходного напряжения Uвых после диодного выпрямителя и фильтра на конденсаторе:

Переменное напряжение на вторичной обмотке трансформатора T1 (Ⅱ) — UT1;

Падение напряжения (Forward Voltage Drop) на диодах выпрямителя — VF. Поскольку в диодном мосте в каждый полупериод ток течёт через два диода, то VF умножаем на 2. Для диодной сборки дело обстоит также.

Так, для RS407 в даташите я нашёл такую строчку: Maximum forward Voltage drop per bridge element at 3.0A peak — 1 Volt. Это означает, что если через любой из диодов моста течёт прямой ток в 3 ампера, то на нём будет теряться 1 вольт напряжения (per bridge element — на каждый элемент моста). То есть берём значение VF = 1V и так же, как и в случае с отдельными диодами, умножаем величину VF на два, так как в каждый полупериод ток течёт через два элемента диодной сборки.

Вообще, чтобы не ломать голову полезно знать, что VF для выпрямительных диодов обычно составляет около 0,5 вольт. Но это при небольшом прямом токе. С его ростом увеличивается и падение напряжения VF на p-n переходе диода. Как видим, величина VF при прямом токе в 3А для диодов сборки RS407 составляет уже 1V.

Читать еще:  Led подсветка для ноутбука

Так как на электролитическом конденсаторе С1 выделяется пиковое значение выпрямленного (пульсирующего) напряжения, то итоговое напряжение, которое мы получим после диодного моста (UT1 — (VF*2)) необходимо умножить на квадратный корень из 2, а именно √2

Таким образом, с помощью этой простой формулы мы сможем определить выходное напряжение на выходе фильтра. Теперь осталось дело за малым — найти подходящий трансформатор.

В качестве трансформатора я использовал силовой броневой трансформатор ТП114-163М.

К сожалению, точных данных на него я не нашёл. Выходное напряжение на вторичной обмотке без нагрузки

19,4V. Ориентировочная мощность данного трансформатора

Кроме этого решил сравнить полученные данные с параметрами трансформаторов серии ТП114 (ТП114-1, ТП114-2. ТП114-12). Максимальная выходная мощность данных трансформаторов — 13,2 Вт. Наиболее подходящим к трансформатору ТП114-163М по параметрам оказался ТП114-12. Напряжение на вторичной обмотке в режиме холостого хода — 19,4V, а под нагрузкой — 16V. Номинальный ток нагрузки — 0,82А.

Также в моём распоряжении оказался ещё один трансформатор, также серии ТП114. Вот такой.

Судя по выходному напряжению (

22,3V) и лаконичной маркировке 9М, это модификация трансформатора ТП114-9. Параметры ТП114-9 такие: номинальное напряжение — 18V; номинальный ток нагрузки — 0,73А.

На базе первого трансформатора (ТП114-163М) мне удастся сделать регулируемый блок питания 1,2. 24 вольт, но это без нагрузки. Понятно, что при подключенной нагрузке (потребителе тока) напряжение на выходе трансформатора просядет, и результирующее напряжение на выходе DC-DC преобразователя также уменьшится на несколько вольт. Поэтому, этот момент надо учитывать и иметь ввиду.

На базе второго трансформатора (ТП114-9) уже получится регулируемый блок питания на 1,2. 28 вольт. Это также без нагрузки.

Про выходной ток. Производителем заявлено, что максимальный выходной ток DC-DC преобразователя — 5А. Судя по отзывам, максимум 2А. Но, как видим, трансформаторы мне удалось найти достаточно маломощные. Поэтому выжать даже 2 ампера мне вряд ли получится, хотя всё зависит от выходного напряжения DC-DC модуля. Чем меньше оно будет, тем больший ток удастся получить.

Для всякого маломощного «разносола» данный блок питания подойдёт на ура. Вот запитка «веселящего шарика» напряжением 9V и током около 100 mA.

А это уже запитка 12-ти вольтовой светодиодной ленты длиной около 1 метра.

Также существует облегчённая, Lite-версия данного DC-DC преобразователя, которая собрана также на микросхеме XL4015E1.

Единственное отличие, это отсутствие встроенного вольтметра.

Параметры аналогичные: входное напряжение 4. 38V, максимальный ток 5А (рекомендуется не более 4,5А). Реально же использовать при входном напряжении до 30V, 30V с небольшим. Ток нагрузки не более 2. 2,5А. Если нагружать сильнее, то ощутимо греется и, естественно, снижается срок службы и надёжность.

Преобразователь напряжения на микросхеме XL4015

Многим из нас известна проблема подключения радиостанций от источника постоянного повышенного напряжения, например, в грузовиках. Бортовая сеть в 24 вольта не позволяет запитать радиостанцию рассчитанную на напряжение 13,8В. Исключение составляют несколько моделей разных производителей оснащенные встроенным преобразователем, а как же быть остальным?

Спрос рождает предложение и на рынке существует масса преобразователей 24/12 на любой вкус, цвет и кошелек. Рассчитанные на разную мощность.

Все они, как правило, собраны по линейной схеме на нескольких транзисторах типа КТ819 или подобных импортных. В работе такие преобразователи не шумят, но выделяют довольно приличное количество тепла, поэтому их корпуса, представляют из себя большие радиаторы.

КПД таких преобразователей не высок.

Второй тип преобразователей, это преобразователи на основе широтно-импульсной модуляции (ШИМ) собранные на микросхемах типа LM2596, LM2587.

Для тех, кто не знает, ШИМ, это управление средним значением напряжения на нагрузке путём изменения скважности импульсов, управляющих ключом. Такие преобразователи, выполненные на одной микросхеме отличаются компактными размерами, высоким КПД и как следствие, низким тепловыделением.

Однако мощность таких малогабаритных устройств не высока, в среднем, около 20-25 ватт, что вполне достаточно для питания стандартной, не турбированной радиостанции. К примеру, подобный импульсный преобразователь используется в радиостанции TTI TCB-551N.

Преобразователь из нашего обзора построен на китайской микросхеме XL4015. Распиновка, принципиальная схема работы и включения ниже.

А выглядит само устройство в собранном виде вот так.

Поставляется преобразователь вместе с радиатором который можно приклеить на микросхему.

Это, действительно, очень маленький преобразователь который можно даже разместить внутри корпуса радиостанции.

Описание

Диапазон входных напряжений, при которых схема работает стабильно от 8 до 36 вольт. Выходных от 1,25 до 32. Выходное напряжение не может быть выше входного! Если преобразователь настроен, к примеру, на 25 вольт выходного напряжения, то при подаче на вход 20 вольт, на выходе получим те же самые 20 вольт. А при подаче на вход 30 вольт, на выходе будет уже 25. Или, если, например, преобразователь настроен на выходное напряжение 3 вольта, то при любых входных напряжениях от 8 до 36 вольт, на выходе будет 3 вольта. В действительности, схема вполне способна запускаться и от 4 вольт входного напряжения, но на нагрузке параметры выходного напряжения могут быть не стабильны. Однако проверить это у меня возможности не было. У XL4015 также присутствует защита от короткого замыкания. Нестабильность выходного напряжение +/- 0,01В. Настраивается напряжение многооборотным переменным резистором, который образует делитель для управления выходным напряжением.

Поскольку для преобразования напряжений используется широтно-импульсная модуляция с частотой 180 кГц (в действительности около 190кГц), такой преобразователь способен создавать помехи которые вполне могут помешать приему. Однако на практике какого-либо значительного влияния не замечено. Если вы решили встроить такой преобразователь в свою станцию постарайтесь расположить его подальше от входных цепей приемника и ГУНа, плюс желательно его еще и экранировать.

Измерения

Импульсы на выходе XL4015

Спектр на выходе XL4015

Запитаем радиостанцию от преобразователя. В качестве нагрузки выступила MegaJet MJ-600 Plus.

Пульсации напряжения после LC фильтра + спектр (БПФ). Ток который потребляет радиостанции в режиме приема

Пульсации напряжения после LC фильтра + спектр (БПФ). Ток который потребляет радиостанции в режиме передачи

1,8А. В спектре выделен пик, наводка от работы выходного каскада радиостанции.

Как видим, по низкой частоте все более-менее чисто, посмотрим, что творится на рабочих частотах микросхемы. На рабочей частоте 190кГц присутствует заметный звон от дросселя, около 3,5В, который по идее может служить причиной снижения чувствительности радиостанции в рабочем диапазоне, но по факту такого эффекта замечено не было.

На основании вышеописанного, можно сделать вывод, что для питания радиостанции такой преобразователь, в первом приближении, вполне подходит. Пульсации напряжение на выходе фильтра преобразователя не проникают в цепи питания радиостанции, а шум от ШИМа не оказывает сколько-нибудь значительного влияния на входные цепи приемника.

Температурный режим

В процессе работы преобразователь нагревается. Причем не сама микросхема, на которую производитель позволяет приклеить радиатор, а дроссель в фильтре. Примерно до 60-65 градусов.

Итог

Преобразователь работал у меня на столе в течении суток понижая 27 вольт от лабораторного источника питания до 13,8 вольт необходимых для работы радиостанции. Никаких аномалий в работе устройства не обнаружено. Уровень шумов и пульсаций на выходе преобразователя не превышает уровней необходимых для корректной работы аппаратуры связи.

Покупались эти преобразователи, как и почти вся электроника из Китая на AliExpress. Ссылка на проверенного продавца.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector