Kaksinapainen virtalähde valmiista kiinalaisista dc-dc -moduuleista. Asennusjännitemuunnin LM2596:ssa kivikauden Lm2596 virtalähdepiiristä

LM2596 - buck-muunnin tasavirta, se valmistetaan usein valmiina moduuleina, jotka maksavat noin $ 1 (hae LM2596S DC-DC 1,25-30 V 3A). Maksamalla 1,5 dollaria voit ostaa samanlaisen moduulin Alista, jossa on tulo- ja lähtöjännitteen LED-ilmaisin, joka sammuttaa lähtöjännitteen ja hienosäätöpainikkeet, jotka näyttävät arvoja digitaalisilla ilmaisimilla. Samaa mieltä - tarjous on enemmän kuin houkutteleva!

Alla on piirikaavio tämän muuntolevyn (avainkomponentit on merkitty lopussa olevaan kuvaan). Tulossa on suoja napaisuuden vaihtoa vastaan ​​- diodi D2. Tämä estää säädintä vahingoittamasta väärin kytketyn tulojännitteen vuoksi. Huolimatta siitä, että lm2596-siru pystyy käsittelemään syöttöjännitteitä aina 45 V:iin asti datalehden mukaan, käytännössä tulojännite ei saisi ylittää 35 V pitkäaikaisessa käytössä.

Mallille lm2596 lähtöjännite määräytyy alla olevan yhtälön mukaan. Vastuksen R2 avulla lähtöjännitettä voidaan säätää välillä 1,23 - 25 V.

Vaikka lm2596-siru on suunniteltu jatkuvaan toimintaan enintään 3 A:n virralle, kalvomassan pieni pinta-ala ei riitä hajottamaan syntyvää lämpöä piirin koko toiminta-alueella. Huomaa myös, että tämän muuntimen hyötysuhde vaihtelee suuresti tulojännitteen, lähtöjännitteen ja kuormitusvirran mukaan. Tehokkuus voi vaihdella 60-90 % käyttöolosuhteista riippuen. Siksi lämmönpoisto on pakollista, jos jatkuva toiminta tapahtuu yli 1 A:n virroilla.

Tietolomakkeen mukaan myötäkytkentäkondensaattori on asennettava rinnakkain vastuksen R2 kanssa, varsinkin kun lähtöjännite ylittää 10 V - tämä on tarpeen vakauden varmistamiseksi. Mutta tätä kondensaattoria ei useinkaan ole kiinalaisissa edullisissa invertterilevyissä. Kokeiden aikana testattiin useita DC-muuntimien kopioita erilaisissa käyttöolosuhteissa. Tuloksena tulimme siihen tulokseen, että LM2596-stabilisaattori sopii hyvin digitaalisten piirien pienille ja keskisuurille syöttövirroille, mutta suurempia lähtötehoarvoja varten tarvitaan jäähdytyselementti.

Osoittautuu, että LM2596-mikrokokoonpanoon voit helposti koota täysin varusteltu stabiloitu virtalähde, jota voidaan käyttää lähes kaikissa laboratoriovirtalähteissä mahdollisia oikosulkuja vastaan.

Suurimmat sallitut ominaisuudet ja ominaisuudet:

Ulkomaiset analogit: Tämän mikropiirin täydellinen analogi on MIC4576BU-siru

Tyypillinen mikropiirin liitäntäpiiri:

Ensimmäisessä versiossa rakenteen kokoamiseen käytetyn piirin kaikki komponentit vastaavat nimellisarvoissa tietolomakkeessa ilmoitettuja (katso yllä olevan linkin arkisto), vain viidenkymmenen kiloohmin viritysresistanssia ei löytynyt, joten sen sijaan on 47 kiloohmin vastus. Tämän jännitteen stabilisaattorin etuna voidaan pitää minimaalinen lämmitys suurilla virroilla, mikä on asia, josta tyypilliset KRENOK- ja LM317-mikrokokoonpanot eivät voi ylpeillä.

Lisäksi mikrokokoonpanon viidenteen jalkaan voidaan lähettää signaali laitteen sammuttamiseksi.

Vaihtoehto 2 - Säädettävä jännitteensäädin perustuu LM2596T-siruun

Pulssitilassa toimiva LM2596T on melko korkea hyötysuhde ja sallii jopa 2 A:n nimellisarvoisten virtojen kulkemisen itsensä läpi ilman jäähdytyselementtiä. Suuria kuormitusvirtoja varten on käytettävä patteria, jonka pinta-ala on vähintään 100 cm2. Lisäksi jäähdytin tulee kiinnittää mikrokokoonpanoon lämpöä johtavalla tahnalla tyyppiä KPT-8.

Piiri voidaan konfiguroida mille tahansa muulle kiinteälle lähtöjännitteelle, eli käyttää stabilaattoria DC-DC-muuntimena. Tätä varten sinun on korvattava resistanssi R2 vastuksella, joka lasketaan seuraavan matemaattisen kaavan avulla:

R 2 = R 1 × (V ulos / V ref-1)
tai R 2 = 1 210 × (V ulos / 1,23 - 1)

Jos liität tämän mallin verkkoasennusmuuntajaan

Aika kauan sitten autossa istuessani mietin: miksi lataan puhelinta tupakansytyttimeen asennetun autolaturin kautta. Loppujen lopuksi "kuluttajia" on usein useampi kuin yksi, ja joskus tarvitaan itse tupakansytyttimen pistoke. Muotoilin itselleni tekniset tiedot: virtalähde junaverkosta virtalukon kautta, lähtö 1-3 portista, joiden virta on enintään 2 A. Etsin Internetistä ja kävi ilmi, että olin kaukana ensinnäkin, joka oli ymmällään ongelmasta ja, vielä enemmän, toteutti sen eri tavoin.

Ideani varten tarvitsin jännitteen stabilisaattorin, joka kestäisi sisäisen jännitteen ja virran 3 ampeeriin asti. Toteutusvaihtoehtoja on itse asiassa valtava määrä, mutta ne kaikki tiivistyvät yhteen asiaan - pulssiseen alennusmuuntimeen. Miksi impulssi? Koska sillä on maksimaalinen tehokkuus. Tämä tarkoittaa, että muuntimessa ei tule melkein mitään kuumenemaan ja mitat lupaavat olla minimaaliset.

Asennusmuunnin on suunniteltu alentamaan jännite vaadittuun arvoon. Sen tehoelementit toimivat avaintilassa, yksinkertaisesti päälle ja pois päältä. Päällekytkentähetkellä induktori (kela ytimessä) kerää energiaa sillä hetkellä, kun tehoelementti(transistori) sammutetaan, induktori vapauttaa varastoidun energian kuormaan. Heti kun kela vapauttaa kertyneen energian, lähtöjännitettä ohjaava piiri kytkee tehotransistorin päälle ja prosessi toistuu.
SISÄÄN tällä hetkellä Kaikki tupakansytyttimeen työnnettävät puhelimien ja tablettien laturit valmistetaan pulssinsytytinmuuntimella varustetun piirin mukaan.

Toimitus ja ulkonäkö:
Lauta saapui sinetöidyssä antistaattisessa pussissa, mikä tuntuu aiheelta iloon, mutta itse asiassa se pitäisi ottaa itsestäänselvyytenä.
Juotoksen laatu on melko hyvä. Pieni vuon jäännös säädettävän vastuksen liittimien kääntöpuolella.
Muuttuvan monikierrosvastuksen avulla voit säätää lähtöjännitettä tarkasti.


Mukana on kiinnitysreiät ruuveille. Ei ole riviliittimiä, johdot on juotettava. Sirun alla on metalloidut reiät lisälämmön poistamista varten kääntöpuoli maksuja.

Kaava ei voisi olla yksinkertaisempi:

Ainoa asia on, että kiinalaisilla on eri luokitukset kelalle ja kondensaattoreille. Ilmeisesti kaikki mitä on saatavilla, he asentavat sen. Ei se voi enää huonommaksi mennä.

Juotin nopeasti johdot ja kuorman 2,2 ohmin 10 W lankavastuksen muodossa.
Lämpötilan rajoittamiseksi lämmityksen aikana vastus asetettiin veteen.


Telineessä on 2 jännitettä: 12 volttia ja 24 volttia. Ensimmäinen päällekytkentä suoritettiin ilman kuormitusta lähtöjännitteen säätämiseksi, jotta huivi ei polttaisi. Kiertämällä vastuksen ruuvia sain 5 voltin lähtöjännitteen.
2,2 ohmin kuorma tarkoittaa 2,27 ampeerin virtaa, joka sopii levyn ilmoitettuihin parametreihin sekä tarpeisiini pienellä marginaalilla, koska sain käsiini kaksoisliittimen kuolleelta emolevyltä:

1 ampeeri per portti.

10 minuuttia työtä kuormitettuna ja lauta kuumenee hurjasti. Kuva lämpökamerasta:

takapuoli

Achtung! Lämpötila on 115C diodilla ja 110C mikropiirillä (osien puolella) ja 105C kääntöpuolella.
Kaasulämpö on noin 70C, vähän liikaa, mutta kyllästymistä se ei saavuta.
Diodin maksimilämpötila on 150C ja mikropiirin 125C.

Ei mahdu mihinkään porttiin. Aloin ajatella, että tämä oli vika tai että olin jälleen ostanut halpaa paskaa.
ja huomasi, että tällä muuntimella on surkea hyötysuhde. Ja kaikki johtuu siitä, että mikropiirin avainelementti on bipolaarinen transistori, joka, vaikka se toimii avaintilassa, avattuna sen yli oleva jännite laskee melko vähän.
Tulojännitteen nostaminen 24 volttiin ei auttanut tilannetta.
Hyötysuhdekäyrä 3 ampeerin kuormitusvirralla:


Nuo. noin 80 %, kun se saa virtansa ajoneuvon sisäisestä verkosta. Mikropiirin lähtö vapautuu 3 A 3,7 W:n kuormituksella, ja myös diodi ja induktori kuumenevat. Diodin (3A 40V) ja induktorin (47 μH) vaihtaminen sekä patterin asentaminen voisi ratkaista lämmitysongelman, mutta miksi tuollainen vaiva, kun samalla rahalla voi saada kehittyneempiä alas-muuntimia.

Yritys korjata tilanne:
Asensin takapuolelle pienen jäähdyttimen lämpöä johtavan liiman läpi (sahasin jäähdyttimen viallisesta tietokoneen virtalähteestä).




Ajattelin viedä diodin sinne "työhuoneesta". Induktorin kanssa se on hieman monimutkaisempi, mutta luulen löytäväni sellaisen, jolla on suurempi poikkileikkaus käämilangasta (ottaen huomioon induktanssin kunnollisen leviämisen kiinalaisten käyttämät kelat).
Yritys kytkeä päälle ja ottaa lämpötilalukemat johti kaatumiseen =) Sekoitin napaisuuden ja poltin mikropiirin. Säästin rahaa; jouduin heti ottamaan niitä 5 kpl kokeisiin, mutta parempi olisi olla ottamatta niitä ollenkaan, koska tämä ikivanha muunnin on niin kauhea, että se ei toimi edes 50%: sta ominaisuuksista. lauta käytetty.

Verkon laajuudesta löysin LM2596-mikropiirin - vahvistimen - epätyypillisen käytön äänitaajuus luokka D! Signaali syötetään tuloon 4" Palaute" Diskreditoinnin taajuus ei todellakaan ole yli 150 kHz. Missään tapauksessa ei ole kutsua koota vahvistinta muuntimeen, tähän on olemassa erikoistuneet mikropiirit =)

Johtopäätökset ovat pettymys:
Myydään levy ei oikeuta ilmoitettuja ominaisuuksia. Lisäksi riippuvuus kuormitusvirrasta on paljon suurempi kuin jännitteen muutoksesta. Voit muokata levyä vaihtamalla puolet osista, mutta mitä järkeä on?

Silti, jos tarvitset alennusmuuntimen, paras vaihtoehto tarkasteltavalle olisi mikropiireihin kootut muuntimet: LM2577, LM 2678 ja vastaavat. Päällä Tämä hetki Olen jo tilannut useita levyjä kokeiltavaksi

Kun olin jo pitkään suunnitellut USB-porttien asentamista autoon, koneeni meni romuksi :(


mutta silti oli vielä paikka, johon laittaisin muuntimen muuntajan virtalähteen sijaan:
Tällä kertaa (missä luova kirjoitus on):


Näitä on kaksi (etupalkki, jossa USB-portit vanhasta tietokoneen kotelosta repeytyneet pleksilasiset "kotelo" seinät):


Tarkastusta varten tein kuormalevyn testausta varten latureita(Olen jopa polttanut pari, he eivät kestäneet kuormaa). Alissa näitä myydään valmiina noin 1 dollarilla:

Asennettuja DC-DC-muuntimia käytetään yhä useammin jokapäiväisessä elämässä, kotitalouksissa, autosovelluksissa ja myös kotilaboratorion säänneltyinä teholähteinä.

Esimerkiksi raskaassa ajoneuvossa sisäisen kaapeliverkon jännite voi olla +24 V, mutta sinun on kytkettävä autoradio tai muu laite, jonka tulojännite on +12 V, sitten tällainen alennusmuunnin on sinulle erittäin hyödyllistä.

Monet tilaavat eri kiinalaisista paikoista porrastettuja DC-DC-muuntimia, mutta niiden teho on varsin rajallinen, koska kiinalaiset säästävät käämilangan, puolijohdelaitteiden ja induktoriytimien poikkileikkauksessa, koska mitä tehokkaampi muuntaja, sitä kalliimpi se on. Siksi suosittelen, että kokoat itse DC-DC:n, joka ylittää teholtaan kiinalaiset analogit ja on myös taloudellisempi. Kuvaraporttini ja esitetyn kaavion mukaan on selvää, että kokoonpano ei vie paljon aikaa.

LM2596-siru ei ole muuta kuin kytkentäjännitesäädin. Se on saatavana sekä kiinteällä jännitteellä (3,3V, 5V, 12V) että säädettävä jännite(ADJ). Portaaton DC-DC-muuntimemme rakennetaan säädettävän mikropiirin pohjalta.

Muunnin piiri

LM2596-säätimen perusparametrit

Tulojännite………. +40V asti

Suurin tulojännite………. +45V

Ulostulojännite………. 1,23 V - 37 V ±4 %

Generaattorin taajuus………. 150kHz

Lähtövirta………. 3A asti

Virrankulutus valmiustilassa………. 80uA

Käyttölämpötila -45°С - +150°С

Kotelotyyppi TO-220 (5 nastaa) tai TO-263 (5 nastaa)

Hyötysuhde (Vin = 12V, Vout = 3V Iout = 3A)........ 73 %

Vaikka hyötysuhde voi nousta 94 %:iin, se riippuu tulo- ja lähtöjännitteestä sekä käämin laadusta ja kelan induktanssin oikeasta valinnasta.

Kuvasta otetun käyrän mukaan tulojännitteellä +30V, lähtöjännitteellä +20V ja kuormitusvirralla 3A hyötysuhteen pitäisi olla 94%.

Lisäksi LM2596-sirussa on virta- ja ylikuumenemissuoja. Huomaan, että ei-alkuperäisissä mikropiireissä nämä toiminnot eivät välttämättä toimi oikein tai ne voivat puuttua kokonaan. Oikosulku muuntimen lähdössä johtaa mikropiirin vikaantumiseen (testattu kahdella LM:llä), vaikka tässä ei ole mitään yllättävää; valmistaja ei kirjoita tietolomakkeessa oikosulkusuojauksen olemassaolosta.

Kaavioelementit

Kaikki elementtien nimellisarvot on ilmoitettu sähkökytkentäkaaviossa. Kondensaattorien C1 ja C2 jännite valitaan tulo- ja lähtöjännitteen mukaan (tulo (lähtö) jännite + marginaali 25%), asensin kondensaattorit marginaalilla 50 V.

Kondensaattori C3 on keraaminen. Sen nimellisarvo valitaan tietolomakkeen taulukon mukaan. Tämän taulukon mukaan kapasitanssi C3 valitaan kullekin yksittäiselle lähtöjännitteelle, mutta koska muuntaja minun tapauksessani on säädettävä, käytin kondensaattoria, jonka keskikapasiteetti on 1nF.

Diodin VD1 on oltava Schottky-diodi tai jokin muu erittäin nopea diodi (FR, UF, SF jne.). Sen tulee olla suunniteltu 5A virralle ja vähintään 40V jännitteelle. Asensin pulssidiodin FR601 (6A 50V).

Kuristimen L1 nimellisvirran on oltava 5 A ja sen induktanssin on oltava 68 μH. Ota tätä varten rautajauheesta valmistettu ydin (kelta-valkoinen), ulkohalkaisija 27 mm, sisähalkaisija 14 mm, leveys 11 mm, mitat voivat vaihdella, mutta mitä suurempia ne ovat, sitä parempi. Seuraavaksi kelaamme kaksi lankaa (kunkin langan halkaisija on 1 mm) 28 kierrosta. Käärisin yksisydämen, jonka halkaisija oli 1,4 mm, mutta korkealla lähtöteholla (40W) induktori kuumeni hyvin, myös johtuen ytimen riittämättömästä poikkileikkauksesta. Jos kelat kaksi johtoa, et voi laittaa käämiä yhteen kerrokseen, joten sinun on käämittävä se kahteen kerrokseen ilman eristystä kerrosten välillä (jos langan emali ei ole vaurioitunut).

Pieni virta kulkee vastuksen R1 läpi, joten sen teho on 0,25W.

Vastus R2 virittää, mutta voidaan korvata vakiolla; tätä varten sen resistanssi lasketaan kullekin lähtöjännitteelle kaavan mukaan:

Missä R1 = 1 kOhm (tietolomakkeen mukaan), Vref = 1,23 V. Lasketaan sitten vastuksen R2 resistanssi lähtöjännitteelle Vout = 30V.

R2 = 1 kOhm * (30 V / 1,23 V - 1) = 23,39 kOhm (pienentämällä standardiarvoon saadaan vastus R2 = 22 kOhm).

Lisäksi, kun tiedät vastuksen R2 resistanssin, voit laskea lähtöjännitteen.

Testataan alennettua DC-DC-muunninta LM2596:ssa

Testauksen aikana sirulle asennettiin patteri, jonka pinta-ala oli ≈ 90 cm².

Tein testejä kuormalla, jonka resistanssi oli 6,8 ohmia (vakiovastus laskettu veteen). Aluksi laitoin muuntimen tuloon jännitteen +27V, tulovirta oli 1,85A (tuloteho 49,95W). Laitoin lähtöjännitteeksi 15,5 V, kuormavirta oli 2,5 A ( lähtöteho 38,75W). Tehokkuus oli 78%, mikä on erittäin hyvä.

20 min jälkeen. Asennusmuuntimen käytön aikana diodi VD1 lämpeni 50°C:een, kela L1 70°C:een ja itse mikropiiri 80°C:een. Eli kaikilla elementeillä on lämpötilareservi, kaasua lukuun ottamatta, 70 astetta on sille liikaa.

Siksi tämän muuntimen käyttämiseksi 30–40 W:n tai suuremmalla lähtöteholla on tarpeen käämittää kela kahdella (kolmella) johdolla ja valita suurempi ydin. Diodi ja mikropiiri voivat pitää lämpötilan 100-120°C pitkään ilman pelkoa (paitsi kaiken lähellä olevan lämmityksen, kotelo mukaan lukien). Haluttaessa voit asentaa mikropiiriin suuremman patterin, ja VD1-diodissa voi olla pitkät johdot, jolloin lämpö haihtuu paremmin, tai voit kiinnittää (juottaa yhteen johtimista) pienen levyn (patterin). Jäljet ​​on myös tinattava mahdollisimman hyvin. painettu piirilevy, tai juota kupariydin niitä pitkin, tämä varmistaa raitojen vähemmän kuumenemisen pitkäaikaiskäytön aikana suurella lähtöteholla.

Hei rakkaat vierailijat. Ostin sen ebaysta vuosi sitten DC-DC muuntimet pieneen laboratorion virtalähteeseen ja todellakin yleiseen kehittämiseen. Ja hinta 66 ruplaa osoittautui erittäin houkuttelevaksi.

Muuntimen yleinen näkymä näkyy kuvakaappauksessa.

Kuten kuvasta näkyy, huivi ei ole ollenkaan suuri, ja sen mitat ovat 41x20 mm. Tämän muuntimen perustana on LM2596S-siru

joka on säädettävä, alaspäin laskettava pulssin stabilointi jännite, jonka taajuus on enintään 150 kHz ja suurin lähtövirta 3A. Stabilisaattorin liitäntäpiiri on tyypillinen ja näkyy kuvassa 1.

Mikropiirin maksimitulojännite on 40 V, minulla ei tällä hetkellä ollut sellaista jännitettä, joten analysoin stabilaattorin jännitteellä laitteen sisääntulossa 27 volttia. Lähdössä asetin jännitteen 6,5 volttiin trimmausvastuksen avulla. Maksimivirtaa 3A tällä asennuksella ja ainakin pienen patterin puuttuessa pidettiin liian suurena. Siksi kuormitusvirtaksi valittiin 1,5 A. Ja näin ollen näillä parametriarvoilla puolen tunnin käytön jälkeen mikropiirikotelon lämpötila oli noin 75 celsiusastetta. Minun on sanottava, että tämä tilanne miellytti minua. Nuo. kun mikropiiri on varustettu patterilla tai puhaltamalla, stabilisaattorin lähtövirta 3 ampeeria on varsin realistinen. Minimijännite tämän tietyn stabilisaattorin lähdössä oli 2,5 volttia.

Tämän moduulin perusteella voit suunnitella erilaisia ​​kotitekoisia, säädettäviä, stabiloituja virtalähteitä, sekä unipolaarisia että kaksinapaisia. Sitä voidaan käyttää ravitsemukseen LED-lamput, soveltuu myös mikroporissa käytettävien DC-sähkömoottoreiden tehonlähteeksi nopeuden säätämisellä. Tällainen stabilisaattori voi hyvinkin korvata KR142EN5-mikropiirin lineaarisen stabilisaattorin mikrokontrollereita sisältävien virtapiireissä. Varsinkin kun stabilisaattorin tulojännitteen ja lähtöjännitteen välinen ero on erittäin suuri ja on välttämätöntä käyttää jäähdytyselementtiä mikropiiriin. Tällaista stabilointiainetta on järkevää käyttää ylijännitteen vaimentamiseen, kun ostamasi muuntajan toisiokäämin jännite on suurempi kuin on tarpeen, mutta on mahdotonta tai liian laiska käämittää kierroksia. Sitten kuusikymmentäkuusi ruplaa ei ole mitään. Onnea. K.V.Yu.