Alimentatore bipolare da moduli cinesi dc-dc step down LM2596 già pronti. Convertitore di tensione step-down su LM2596 dal circuito di alimentazione Stone Age Lm2596

LM2596 - convertitore buck corrente continua, viene spesso prodotto sotto forma di moduli già pronti, che costano circa $ 1 (cercare LM2596S DC-DC 1,25-30 V 3A). Pagando $ 1,5, puoi acquistare un modulo simile su Ali con indicazione LED della tensione di ingresso e di uscita, disattivazione della tensione di uscita e pulsanti di regolazione fine con visualizzazione dei valori sugli indicatori digitali. D'accordo: l'offerta è più che allettante!

Sotto è schema elettrico di questa scheda convertitore (i componenti chiave sono contrassegnati nell'immagine alla fine). All'ingresso è presente la protezione contro l'inversione di polarità - diodo D2. Ciò eviterà che il regolatore venga danneggiato da una tensione di ingresso collegata in modo errato. Nonostante il chip lm2596 possa elaborare tensioni di ingresso fino a 45 V secondo la scheda tecnica, in pratica la tensione di ingresso non dovrebbe superare i 35 V per un uso a lungo termine.

Per lm2596, la tensione di uscita è determinata dall'equazione seguente. Utilizzando il resistore R2, la tensione di uscita può essere regolata da 1,23 a 25 V.

Sebbene il chip lm2596 sia progettato per una corrente massima di 3 A di funzionamento continuo, la piccola superficie della massa della lamina non è sufficiente a dissipare il calore generato sull'intero range operativo del circuito. Si noti inoltre che l'efficienza di questo convertitore varia notevolmente a seconda della tensione di ingresso, della tensione di uscita e della corrente di carico. L'efficienza può variare dal 60% al 90% a seconda delle condizioni operative. Pertanto, la rimozione del calore è obbligatoria se il funzionamento continuo avviene con correnti superiori a 1 A.

Secondo la scheda tecnica, il condensatore feedforward deve essere installato in parallelo con il resistore R2, soprattutto quando la tensione di uscita supera i 10 V: ciò è necessario per garantire la stabilità. Ma questo condensatore spesso non è presente sulle schede inverter cinesi economiche. Durante gli esperimenti, diverse copie di convertitori DC sono state testate in varie condizioni operative. Di conseguenza, siamo giunti alla conclusione che lo stabilizzatore LM2596 è adatto per correnti di alimentazione basse e medie di circuiti digitali, ma per valori di potenza di uscita più elevati è necessario un dissipatore di calore.

Si scopre che sul microassemblaggio LM2596 è possibile assemblare facilmente un alimentatore stabilizzato completo di tutte le funzionalità che può essere utilizzato in quasi tutti gli alimentatori da laboratorio con protezione contro possibili cortocircuiti.

Caratteristiche e proprietà massime consentite:

Analoghi stranieri: un analogo completo di questo microcircuito è il chip MIC4576BU

Circuito tipico di collegamento del microcircuito:

Tutti i componenti del circuito utilizzato per assemblare la struttura nella prima versione corrispondono nei valori nominali a quelli indicati nel datasheet (vedi archivio al link sopra), non è stato possibile trovare solo la resistenza di sintonia di cinquanta kiloohm, quindi al suo posto c'è una resistenza di 47 kiloohm. Il vantaggio di questo stabilizzatore di tensione può essere considerato un riscaldamento minimo a correnti elevate, cosa di cui i tipici microassiemi KRENOK e LM317 non possono vantarsi.

Inoltre, è possibile inviare un segnale alla quinta gamba del microassieme per spegnere il dispositivo.

Opzione 2 - Regolatore di tensione regolabile basato sul chip LM2596T

LM2596T, funzionando in modalità impulso, ha un'efficienza sufficientemente elevata e consente il flusso di correnti con un valore nominale fino a 2 A attraverso se stesso, senza richiedere un dissipatore di calore. Per correnti di carico elevate è necessario utilizzare un radiatore con una superficie di almeno 100 cm2. Inoltre, il radiatore deve essere fissato al microassemblaggio utilizzando pasta termoconduttiva tipo KPT-8.

Il circuito può essere configurato per qualsiasi altra tensione di uscita fissa, ovvero utilizzare lo stabilizzatore come convertitore CC-CC. Per fare ciò è necessario sostituire la resistenza R2 con una resistenza calcolata utilizzando la seguente formula matematica:

R 2 = R 1 ×(V out / V rif-1)
o R 2 = 1210×(V uscita /1,23 - 1)

Se colleghi questo progetto a un trasformatore step-down di rete con

Qualche tempo fa, seduto in macchina, ho pensato: perché sto caricando il telefono tramite il caricabatteria per auto installato nell'accendisigari. Dopotutto, spesso esiste più di un "consumatore" e talvolta è necessaria la presa dell'accendisigari stessa. Ho formulato io stesso le specifiche: alimentazione dalla rete di bordo tramite l'interruttore di accensione, uscita di 1-3 porte con una corrente fino a 2 A. Ho cercato su Internet e ho scoperto che ero lontano dal primo che rimase perplesso dal problema e, ancor più, lo implementò in vari modi.

Per la mia idea, avevo bisogno di uno stabilizzatore di tensione in grado di resistere alla tensione e alla corrente di bordo fino a 3 A. In realtà esiste un numero enorme di opzioni di implementazione, ma tutte si riducono a una cosa: un convertitore step-down a impulsi. Perché impulso? Perché ha la massima efficienza. Ciò significa che nel convertitore non ci sarà quasi nulla da riscaldare e le dimensioni promettono di essere minime.

Un convertitore step-down è progettato per ridurre la tensione al valore richiesto. I suoi elementi di potenza funzionano in modalità chiave, semplicemente accesi e spenti. Al momento dell'accensione, l'energia viene accumulata dall'induttore (bobina sul nucleo), nel momento in cui elemento di potere(transistor) è spento, l'induttore rilascia l'energia immagazzinata al carico. Non appena l'induttore rilascia l'energia accumulata, il circuito che controlla la tensione di uscita accenderà il transistor di potenza e il processo si ripeterà.
IN attualmente Tutti i caricabatterie per telefoni e tablet inseriti nella presa dell'accendisigari sono realizzati secondo un circuito con convertitore step-down a impulsi.

Consegna e aspetto:
La tavola è arrivata in una busta antistatica sigillata, il che sembra motivo di gioia, ma in realtà è da dare per scontato.
La qualità della saldatura è abbastanza buona. Minore residuo di flusso sul retro dei terminali del resistore variabile.
Il resistore multigiro variabile consente di regolare con precisione la tensione di uscita.


Sono forniti fori di montaggio per le viti. Non ci sono morsettiere, i fili dovranno essere saldati. Sotto il chip sono presenti fori con metallizzazione per un'ulteriore rimozione del calore rovescio commissioni.

Lo schema non potrebbe essere più semplice:

L'unica cosa è che i cinesi hanno valutazioni diverse per induttore e condensatori. Apparentemente, qualunque cosa sia disponibile, lo installano. Non può andare peggio.

Ho saldato rapidamente i fili e il carico sotto forma di un resistore a filo avvolto da 2,2 Ohm 10 W.
Per limitare la temperatura durante il riscaldamento, la resistenza è stata immersa nell'acqua.


Allo stand sono disponibili 2 voltaggi: 12 Volt e 24 Volt. La prima accensione è stata effettuata senza carico, per regolare la tensione in uscita in modo da non bruciare la sciarpa. Ruotando la vite del resistore ho ottenuto una tensione in uscita di 5 Volt.
Un carico di 2,2 Ohm implica una corrente di 2,27 A, che si adatta ai parametri dichiarati della scheda e alle mie esigenze con un piccolo margine, dato che ho preso un doppio connettore da una scheda madre guasta:

1 Ampere per porta.

10 minuti di lavoro sotto carico e la scheda si surriscalda moltissimo. Foto dalla termocamera:

lato posteriore

Achtung! La temperatura è 115°C sul diodo e 110°C sul microcircuito (lato con le parti) e 105°C sul retro.
La temperatura della valvola a farfalla è di circa 70°C, un po' troppo, ma non raggiunge la saturazione.
La temperatura massima per il diodo è 150°C e per il microcircuito 125°C.

Non si adatta a nessun cancello. Ho iniziato a pensare che fosse un difetto o che ancora una volta avevo comprato schifezze a buon mercato.
e ho scoperto che questo convertitore ha un'efficienza scadente. E tutto a causa del fatto che l'elemento chiave nel microcircuito è un transistor bipolare che, sebbene funzioni in modalità chiave, quando è aperto, la tensione ai suoi capi diminuisce leggermente.
L'aumento della tensione di ingresso a 24 Volt non ha aiutato la situazione.
Grafico dell'efficienza con una corrente di carico di 3 A:


Quelli. circa l'80% se alimentato dalla rete di bordo del veicolo. L'uscita sul microcircuito viene rilasciata con un carico di 3 A 3,7 W e anche il diodo e l'induttore si riscaldano. La sostituzione del diodo (3 A 40 V) e dell'induttore (47 μH), nonché l'installazione di un radiatore, potrebbero risolvere il problema del riscaldamento, ma perché tale sforzo quando è possibile ottenere convertitori step-down più avanzati per lo stesso prezzo.

Un tentativo di correggere la situazione:
Ho installato un piccolo radiatore sul retro tramite colla termoconduttiva (ho segato il radiatore da un alimentatore del computer difettoso).




Avevo intenzione di portare lì il diodo dalla "sala di lavoro". È un po' più complicato con l'induttore, ma penso che potrei trovarne uno con una sezione trasversale più grande del filo di avvolgimento (tenendo conto della discreta diffusione dell'induttanza in gli induttori utilizzati dai cinesi).
Un tentativo di accensione e di rilevamento della temperatura ha portato a un incidente =) Ho scambiato la polarità e ho bruciato il microcircuito. Ho risparmiato, ho dovuto prenderne subito 5 per esperimenti, ma sarebbe meglio non prenderne affatto, perché questo antico convertitore è talmente pessimo che non risolve nemmeno il 50% delle caratteristiche nello specifico tavola utilizzata.

Nella vastità della rete ho scoperto un uso atipico del microcircuito LM2596: un amplificatore frequenza audio classe D! Il segnale viene fornito all'ingresso 4 " Feedback" La frequenza di screditamento in realtà non supera i 150 KHz. In nessun caso esiste una chiamata per assemblare un amplificatore basato su un convertitore, per questo ci sono microcircuiti specializzati =)

Le conclusioni sono deludenti:
La tavola così come venduta non giustifica le caratteristiche dichiarate. Inoltre, la dipendenza dalla corrente di carico è molto maggiore che dalla variazione di tensione. Puoi modificare la scheda sostituendo metà delle parti, ma che senso ha?

Tuttavia, se hai bisogno di un convertitore step-down, la migliore alternativa a quella in esame sarebbero i convertitori assemblati su microcircuiti: LM2577, LM 2678 e simili. SU questo momento Ho già ordinato diverse schede da provare

Mentre pensavo da molto tempo di installare le porte USB sull'auto, la mia macchina è andata in rottamazione :(


ma c'era ancora un posto dove avrei messo il convertitore al posto dell'alimentatore del trasformatore:
Questa volta (dove si trova l'iscrizione creativa):


Questi sono due (barra anteriore con Porte USB pareti di “case” in plexiglass strappate da un vecchio case di computer):


Appositamente per la revisione ho realizzato una piastra di carico per i test caricabatterie(Ne ho persino bruciati un paio, non sopportavano il carico). Su Ali questi vengono venduti già pronti per circa 1$:

I convertitori DC-DC step-down trovano sempre più il loro utilizzo nella vita di tutti i giorni, nelle case, nelle applicazioni automobilistiche e anche come alimentatori regolati in un laboratorio domestico.

Ad esempio, su un veicolo pesante, la tensione della rete via cavo di bordo può essere +24 V, ma è necessario collegare un'autoradio o un altro dispositivo con una tensione di ingresso di +12 V, quindi un convertitore step-down ti sarà molto utile.

Molte persone ordinano convertitori DC-DC step-down da vari siti cinesi, ma la loro potenza è piuttosto limitata, a causa del risparmio cinese sulla sezione del filo di avvolgimento, sui dispositivi a semiconduttore e sui nuclei degli induttori, perché quanto più potente è il convertitore, più è costoso. Pertanto, ti suggerisco di assemblare tu stesso un DC-DC step-down, che supererà gli analoghi cinesi in termini di potenza e sarà anche più economico. Secondo il mio reportage fotografico e il diagramma presentato, è chiaro che l'assemblaggio non richiederà molto tempo.

Il chip LM2596 non è altro che un regolatore di tensione step-down a commutazione. È disponibile sia a tensione fissa (3,3 V, 5 V, 12 V) che tensione regolabile(ADJ). Il nostro convertitore DC-DC step-down sarà costruito sulla base di un microcircuito regolabile.

Circuito convertitore

Parametri di base del regolatore LM2596

Tensione di ingresso………. fino a +40V

Tensione di ingresso massima………. +45 V

Tensione di uscita………. da 1,23V a 37V ±4%

Frequenza del generatore………. 150kHz

Corrente di uscita………. fino a 3A

Consumo corrente in modalità Standby………. 80uA

Temperatura di esercizio da -45°С a +150°С

Tipo di custodia TO-220 (5 pin) o TO-263 (5 pin)

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

Sebbene l'efficienza possa raggiungere il 94%, dipende dalla tensione di ingresso e di uscita, nonché dalla qualità dell'avvolgimento e dalla corretta selezione dell'induttanza dell'induttore.

Secondo il grafico tratto da, con una tensione di ingresso di +30V, una tensione di uscita di +20V e una corrente di carico di 3A, l'efficienza dovrebbe essere del 94%.

Inoltre, il chip LM2596 è dotato di protezione da corrente e surriscaldamento. Faccio notare che su microcircuiti non originali queste funzioni potrebbero non funzionare correttamente o essere del tutto assenti. Un cortocircuito all'uscita del convertitore porta al guasto del microcircuito (testato su due LM), anche se qui non c'è nulla di sorprendente; il produttore non scrive nella scheda tecnica la presenza di protezione da cortocircuito.

Elementi schematici

Tutti i valori nominali degli elementi sono indicati sullo schema elettrico. La tensione dei condensatori C1 e C2 viene selezionata in base alla tensione di ingresso e di uscita (tensione di ingresso (uscita) + margine del 25%), ho installato i condensatori con un margine di 50 V.

Il condensatore C3 è ceramico. La sua denominazione è selezionata secondo la tabella della scheda tecnica. Secondo questa tabella, per ogni singola tensione di uscita viene selezionata la capacità C3, ma poiché il convertitore nel mio caso è regolabile, ho utilizzato un condensatore di capacità media 1nF.

Il diodo VD1 deve essere un diodo Schottky o un altro diodo ultraveloce (FR, UF, SF, ecc.). Deve essere progettato per una corrente di 5 A e una tensione di almeno 40 V. Ho installato un diodo a impulsi FR601 (6A 50V).

L'induttanza L1 deve essere dimensionata per una corrente di 5 A e avere un'induttanza di 68 μH. Per fare questo, prendi un nucleo di ferro in polvere (giallo-bianco), diametro esterno 27 mm, interno 14 mm, larghezza 11 mm, le tue dimensioni possono variare, ma più sono grandi, meglio è. Successivamente, avvolgiamo due fili (il diametro di ciascun filo è 1 mm) 28 giri. Ho avvolto un unico nucleo del diametro di 1,4 mm, ma con una potenza di uscita elevata (40W), l'induttore si è surriscaldato molto, anche a causa della sezione insufficiente del nucleo. Se avvolgi due fili, non sarai in grado di mettere l'avvolgimento in uno strato, quindi dovrai avvolgerlo in due strati, senza isolamento tra gli strati (se lo smalto sul filo non è danneggiato).

Una piccola corrente scorre attraverso il resistore R1, quindi la sua potenza è 0,25 W.

Il resistore R2 è sintonizzato, ma può essere sostituito con uno costante; per questo, la sua resistenza viene calcolata per ciascuna tensione di uscita secondo la formula:

Dove R1 = 1kOhm (secondo la scheda tecnica), Vref = 1,23V. Quindi, calcoliamo la resistenza del resistore R2 per la tensione di uscita Vout = 30 V.

R2 = 1 kOhm * (30 V/1,23 V - 1) = 23,39 kOhm (riducendo al valore standard, otteniamo la resistenza R2 = 22 kOhm).

Inoltre, conoscendo la resistenza del resistore R2, puoi calcolare la tensione di uscita.

Test di un convertitore DC-DC step-down su LM2596

Durante il test sul chip è stato installato un radiatore con una superficie di ≈ 90 cm².

Ho effettuato delle prove su un carico con una resistenza di 6,8 Ohm (una resistenza costante immersa nell'acqua). Inizialmente ho applicato una tensione di +27V all'ingresso del convertitore, la corrente in ingresso era 1,85A (potenza in ingresso 49,95W). Ho impostato la tensione di uscita su 15,5 V, la corrente di carico era 2,5 A ( potenza di uscita 38,75W). L'efficienza è stata del 78%, il che è molto buono.

Dopo 20 minuti. Durante il funzionamento del convertitore step-down, il diodo VD1 si è riscaldato fino a una temperatura di 50°C, l'induttore L1 si è riscaldato fino a una temperatura di 70°C e il microcircuito stesso si è riscaldato fino a 80°C. Cioè, tutti gli elementi hanno una riserva di temperatura, tranne l'acceleratore, 70 gradi sono troppi per questo.

Pertanto, per far funzionare questo convertitore con una potenza di uscita di 30-40 W o più, è necessario avvolgere l'induttore con due (tre) fili e selezionare un nucleo più grande. Il diodo e il microcircuito possono mantenere a lungo una temperatura di 100-120°C senza alcun timore (tranne che per riscaldare tutto nelle vicinanze, compreso il case). Se lo si desidera, è possibile installare un radiatore più grande sul microcircuito e lasciare lunghi cavi sul diodo VD1, quindi il calore verrà dissipato meglio, oppure collegare (saldare a uno dei cavi) una piccola piastra (radiatore). È inoltre necessario stagnare i binari nel miglior modo possibile. scheda a circuito stampato o saldare un nucleo di rame lungo di essi, ciò garantirà un minore riscaldamento delle piste durante il funzionamento a lungo termine con un'elevata potenza di uscita.

Ciao, cari visitatori. L'ho comprato su eBay un anno fa Convertitori DC-DC per un piccolo alimentatore da laboratorio e in effetti per lo sviluppo generale. E il prezzo di 66 rubli si è rivelato molto interessante.

La vista generale del convertitore è mostrata nello screenshot.

Come puoi vedere dalla foto, la sciarpa non è per niente grande, e misura 41x20mm. La base di questo convertitore è il chip LM2596S

che è regolabile, step-down stabilizzatore di impulsi tensione con una frequenza fino a 150 kHz e una corrente di uscita massima di 3 A. Il circuito di collegamento dello stabilizzatore è tipico ed è mostrato nella Figura 1.

La tensione di ingresso massima del microcircuito è 40 V, al momento non avevo una tensione del genere, quindi ho analizzato lo stabilizzatore con una tensione all'ingresso del dispositivo di 27 volt. In uscita, ho impostato la tensione su 6,5 volt utilizzando un resistore di regolazione. La corrente massima di 3A, con questa installazione e l'assenza di almeno un piccolo radiatore, era considerata troppo elevata. Pertanto, è stata scelta una corrente di carico di 1,5 A. Pertanto, con questi valori di parametro, dopo mezz'ora di funzionamento, la temperatura della custodia del microcircuito era di circa 75 gradi Celsius. Questo stato di cose, devo dire, mi ha fatto piacere. Quelli. quando il microcircuito viene fornito con un radiatore o quando viene utilizzato il soffiaggio, la corrente di uscita dello stabilizzatore di 3 ampere è abbastanza realistica. La tensione minima all'uscita di questo particolare stabilizzatore era di 2,5 volt.

Sulla base di questo modulo, è possibile progettare una varietà di alimentatori stabilizzati, regolabili e fatti in casa, sia unipolari che bipolari. Può essere utilizzato per la nutrizione Lampade a LED, è adatto anche per alimentare i motori elettrici DC utilizzati nei micro trapani, con possibilità di regolarne la velocità. Tale stabilizzatore potrebbe benissimo sostituire lo stabilizzatore lineare sul microcircuito KR142EN5 per alimentare circuiti che includono microcontrollori. Soprattutto quando la differenza tra la tensione di ingresso dello stabilizzatore e la tensione di uscita è molto elevata e diventa necessario utilizzare un dissipatore di calore per il microcircuito. Ha senso utilizzare un tale stabilizzatore per sopprimere la tensione in eccesso quando la tensione dell'avvolgimento secondario del trasformatore acquistato è maggiore del necessario, ma è impossibile o troppo pigro avvolgere le spire. Allora sessantasei rubli non sono niente. Buona fortuna. K.V.Yu.