기성품 중국 dc-dc 스텝다운 LM2596 모듈의 바이폴라 전원 공급 장치입니다. 석기 시대 Lm2596 전원 공급 장치 회로의 LM2596 강압 전압 변환기

LM2596 - 벅 컨버터 직류, 기성품 모듈 형태로 생산되는 경우가 많으며 비용은 약 $1입니다(LM2596S DC-DC 1.25-30V 3A 검색). 1.5달러를 지불하면 입력 및 출력 전압의 LED 표시, 출력 전압 끄기 및 디지털 표시기에 값을 표시하는 미세 조정 버튼이 있는 유사한 모듈을 Ali에서 구입할 수 있습니다. 동의하세요. 이 제안은 유혹 그 이상입니다!

아래는 회로도이 컨버터 보드의 (주요 구성 요소는 마지막 그림에 표시되어 있습니다). 입력에는 극성 반전 방지 기능(다이오드 D2)이 있습니다. 이렇게 하면 잘못 연결된 입력 전압으로 인해 레귤레이터가 손상되는 것을 방지할 수 있습니다. 데이터시트에 따르면 lm2596 칩은 최대 45V의 입력 전압을 처리할 수 있다는 사실에도 불구하고 실제로 장기간 사용을 위해 입력 전압이 35V를 초과해서는 안 됩니다.

lm2596의 경우 출력 전압은 아래 방정식에 의해 결정됩니다. 저항 R2를 사용하면 출력 전압을 1.23V에서 25V까지 조정할 수 있습니다.

lm2596 칩은 최대 3A의 연속 작동 전류를 위해 설계되었지만 포일 질량의 작은 표면은 회로의 전체 작동 범위에 걸쳐 발생된 열을 발산하는 데 충분하지 않습니다. 또한 이 컨버터의 효율은 입력 전압, 출력 전압 및 부하 전류에 따라 크게 달라집니다. 효율은 작동 조건에 따라 60%에서 90%까지 다양합니다. 따라서 1A 이상의 전류에서 연속 작동이 발생하는 경우 열 제거가 필수입니다.

데이터시트에 따르면 피드포워드 커패시터는 저항 R2와 병렬로 설치해야 하며, 특히 출력 전압이 10V를 초과하는 경우 이는 안정성을 보장하는 데 필요합니다. 그러나 이 커패시터는 중국의 저렴한 인버터 보드에는 없는 경우가 많습니다. 실험 중에 여러 개의 DC 변환기 사본이 다양한 작동 조건에서 테스트되었습니다. 결과적으로 우리는 LM2596 안정기가 디지털 회로의 낮거나 중간 공급 전류에 적합하지만 더 높은 출력 전력 값에는 방열판이 필요하다는 결론에 도달했습니다.

LM2596 마이크로어셈블리에서는 단락 가능성에 대한 보호 기능을 갖춘 거의 모든 실험실 전원 공급 장치에 사용할 수 있는 모든 기능을 갖춘 안정화된 전원 공급 장치를 쉽게 조립할 수 있는 것으로 나타났습니다.

최대 허용 특성 및 속성:

외국 아날로그: 이 초소형 회로의 완전한 아날로그는 MIC4576BU 칩입니다.

일반적인 마이크로회로 연결 회로:

첫 번째 버전에서 구조를 조립하는 데 사용된 회로의 모든 구성 요소는 공칭 값이 데이터 시트에 표시된 값과 일치합니다(위 링크의 아카이브 참조). 50킬로옴의 튜닝 저항만 찾을 수 없습니다. 대신에 47킬로옴의 저항이 있습니다. 이 전압 안정기의 장점은 고전류에서 최소한의 발열로 간주될 수 있는데, 이는 일반적인 KRENOK 및 LM317 마이크로어셈블리가 자랑할 수 없는 것입니다.

또한 마이크로어셈블리의 다섯 번째 다리에 신호를 보내 장치를 끌 수도 있습니다.

옵션 2 - LM2596T 칩을 기반으로 한 조정 가능한 전압 조정기

펄스 모드에서 작동하는 LM2596T는 상당히 높은 효율을 가지며 방열판 없이도 최대 2A의 공칭 값을 갖는 전류가 자체적으로 흐를 수 있습니다. 고부하 전류의 경우 표면적이 최소 100cm2인 라디에이터를 사용해야 합니다. 또한 라디에이터는 열전도 페이스트 유형 KPT-8을 사용하여 마이크로어셈블리에 고정해야 합니다.

회로는 다른 고정 출력 전압에 맞게 구성할 수 있습니다. 즉, 안정기를 DC-DC 변환기로 사용합니다. 이렇게 하려면 저항 R2를 다음 수학 공식을 사용하여 계산된 저항으로 교체해야 합니다.

R 2 = R 1 ×(V out / V ref-1)
또는 R 2 = 1210×(V out /1.23 - 1)

이 설계를 다음과 같은 네트워크 강압 변압기에 연결하면

아주 오래 전, 나는 차에 앉아 '왜 담배 라이터에 설치된 차량용 충전기를 통해 휴대폰을 충전해야 하는가'라고 생각했습니다. 결국, "소비자"가 한 명 이상인 경우가 많으며 때로는 시가 라이터 소켓 자체가 필요할 수도 있습니다. 나는 사양을 공식화했습니다. 점화 스위치를 통한 온보드 네트워크의 전원 공급, 최대 2A 전류의 1-3 포트 출력. 인터넷에서 검색한 결과 처음에는 문제에 대해 의아해했고, 더욱이 이를 다양한 방식으로 구현했습니다.

내 생각에는 온보드 전압과 전류를 최대 3A까지 견딜 수 있는 전압 안정기가 필요했습니다. 실제로 수많은 구현 옵션이 있지만 모두 펄스 강압 변환기라는 한 가지로 요약됩니다. 왜 충동인가? 효율성이 극대화되기 때문이죠. 이는 변환기에서 가열될 것이 거의 없으며 크기가 최소화된다는 것을 의미합니다.

강압 변환기는 전압을 필요한 값으로 낮추도록 설계되었습니다. 전원 요소는 키 모드에서 간단히 켜고 끌 수 있습니다. 스위치를 켜는 순간 인덕터(코어의 코일)에 에너지가 축적됩니다. 전력 요소(트랜지스터)가 꺼지면 인덕터는 저장된 에너지를 부하로 방출합니다. 인덕터가 축적된 에너지를 방출하자마자 출력 전압을 제어하는 ​​회로가 전력 트랜지스터를 켜고 프로세스가 반복됩니다.
안에 현재시가 소켓에 삽입되는 모든 휴대폰 및 태블릿용 충전기는 펄스 강압 변환기가 있는 회로에 따라 제작됩니다.

배송 및 외관:
보드가 밀봉된 정전기 방지 백에 담겨 도착했는데, 이는 기뻐할 일처럼 보이지만 실제로는 당연하게 여겨야 합니다.
납땜 품질은 상당히 좋습니다. 가변 저항 단자의 뒷면에 약간의 플럭스 잔류물이 있습니다.
가변 다중 회전 저항을 사용하면 출력 전압을 정확하게 조정할 수 있습니다.


나사용 장착 구멍이 제공됩니다. 터미널 블록이 없으므로 전선을 납땜해야 합니다. 칩 아래에는 추가 열 제거를 위해 금속화 구멍이 있습니다. 반대쪽수수료.

계획은 이보다 더 간단할 수 없습니다.

유일한 것은 중국인이 인덕터와 커패시터에 대해 등급이 다르다는 것입니다. 분명히 사용 가능한 것이 무엇이든 설치합니다. 더 이상 악화될 수는 없습니다.

나는 2.2Ω 10W 권선 저항기 형태로 전선과 부하를 빠르게 납땜했습니다.
가열 중 온도를 제한하기 위해 저항기를 물에 넣었습니다.


스탠드에는 12볼트와 24볼트의 2가지 전압이 있습니다. 첫 번째 스위치 온은 스카프가 타지 않도록 출력 전압을 조정하기 위해 부하 없이 수행되었습니다. 저항의 나사를 회전시켜 5V의 출력 전압을 얻었습니다.
2.2옴의 부하는 2.27암페어의 전류를 의미하며, 이는 죽은 마더보드에서 듀얼 커넥터를 얻었기 때문에 보드의 명시된 매개변수와 약간의 마진으로 내 요구 사항에 적합합니다.

포트당 1암페어.

부하가 걸린 상태에서 10분간 작업하면 보드가 심하게 뜨거워집니다. 열화상 카메라의 사진:

후면

악퉁! 온도는 다이오드에서 115C, 마이크로 회로(부품이 있는 쪽)에서 110C, 뒷면에서 105C입니다.
스로틀 온도는 70도 정도인데 조금 과한 수준인데 포화도에는 도달하지 않습니다.
다이오드의 최대 온도는 150C이고 마이크로 회로의 최대 온도는 125C입니다.

어떤 문에도 맞지 않습니다. 나는 이것이 결함이거나 또 다시 싸구려 물건을 샀다는 생각이 들기 시작했습니다.
그리고 이 변환기의 효율성이 형편없다는 것을 발견했습니다. 그리고 마이크로 회로의 핵심 요소는 바이폴라 트랜지스터이기 때문에 키 모드에서 작동하지만 개방되면 전압이 상당히 떨어집니다.
입력 전압을 24V로 높이는 것은 상황에 도움이 되지 않았습니다.
3A 부하 전류에서의 효율 그래프:


저것들. 차량의 온보드 네트워크에서 전원을 공급받는 경우 약 80%입니다. 마이크로 회로의 출력은 3A 3.7W의 부하에서 방출되고 다이오드와 인덕터도 가열됩니다. 다이오드(3A 40V)와 인덕터(47μH)를 교체하고 라디에이터를 설치하면 발열 문제를 해결할 수 있지만, 같은 비용으로 더 발전된 스텝다운 컨버터를 구입할 수 있는데 왜 그렇게 노력해야 할까요?

상황을 바로잡기 위한 시도:
열전도 접착제를 통해 뒷면에 작은 라디에이터를 설치했습니다 (컴퓨터 전원 공급 장치에 결함이 있어서 라디에이터를 잘라냈습니다).




거기 "업무실"에서 다이오드를 가져갈 계획이었습니다. 인덕터는 조금 더 복잡하지만 권선의 단면적이 더 큰 것을 찾을 수 있을 것 같습니다(인덕턴스의 적절한 확산을 고려). 중국인이 사용하는 인덕터).
전원을 켜고 온도를 판독하려고 시도하면 충돌이 발생했습니다. =) 극성을 섞어서 마이크로 회로를 태웠습니다. 돈을 절약했습니다; 실험을 위해 즉시 5개를 가져와야 했지만 전혀 가져가지 않는 것이 좋을 것입니다. 왜냐하면 이 고대 변환기는 너무 끔찍해서 특정 특성의 50%도 해결하지 못하기 때문입니다. 사용된 보드입니다.

광대한 네트워크에서 나는 LM2596 마이크로 회로(증폭기)의 비정형적인 사용을 발견했습니다. 오디오 주파수 D클래스! 신호는 입력 4 "에 공급됩니다. 피드백" 불신의 빈도는 실제로 150KHz를 넘지 않습니다. 어떤 경우에도 변환기를 기반으로 증폭기를 조립하라는 요청이 없으며 이를 위한 특수 미세 회로가 있습니다 =)

결론은 실망스럽다:
판매된 보드는 명시된 특성을 정당화하지 않습니다. 또한 부하 전류에 대한 의존도는 전압 변화에 대한 의존도보다 훨씬 높습니다. 부품의 절반을 교체하여 보드를 수정할 수 있지만 요점은 무엇입니까?

그럼에도 불구하고 강압 컨버터가 필요한 경우 검토 중인 컨버터에 대한 가장 좋은 대안은 마이크로 회로에 조립된 컨버터(LM2577, LM 2678 등)입니다. ~에 이 순간나는 이미 시험해 보기 위해 여러 보드를 주문했습니다.

아주 오랫동안 자동차에 USB 포트를 설치할 계획을 세웠는데, 내 컴퓨터가 폐기되었습니다 :(


하지만 여전히 변압기 전원 공급 장치 대신 변환기를 놓을 장소가 남아 있었습니다.
이번에는 (창의적인 비문이 있는 곳):


이것은 두 개입니다(전면 바 USB 포트오래된 컴퓨터 케이스에서 찢어진 플렉시글라스 “케이스” 벽):


특별히 리뷰를 위해 테스트용 로드 플레이트를 만들었습니다. 충전기(몇 개를 태워도 그 짐을 견딜 수 없었습니다.) 알리에서는 기성품으로 약 1달러에 판매됩니다.

강압 DC-DC 컨버터는 일상 생활, 가정, 자동차 애플리케이션은 물론 가정 실험실의 조정된 전원 공급 장치로도 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

예를 들어, 대형 차량의 경우 온보드 케이블 네트워크의 전압은 +24V일 수 있지만 입력 전압이 +12V인 자동차 라디오나 기타 장치를 연결해야 하는 경우 이러한 강압 변환기를 사용해야 합니다. 당신에게 매우 유용할 것입니다.

많은 사람들이 다양한 중국 사이트에서 강압 DC-DC 컨버터를 주문하지만 권선, 반도체 장치 및 인덕터 코어의 단면적을 절약하기 때문에 전력이 상당히 제한됩니다. 더 비쌉니다. 따라서 전력면에서 중국 아날로그를 능가하고 더 경제적일 수 있는 강압 DC-DC를 직접 조립하는 것이 좋습니다. 내 사진 보고서와 제시된 다이어그램에 따르면 조립에 많은 시간이 걸리지 않을 것이 분명합니다.

LM2596 칩은 스위칭 강압 전압 조정기에 지나지 않습니다. 고정 전압(3.3V, 5V, 12V)과 가변 전압(ADJ). 우리의 강압 DC-DC 변환기는 조정 가능한 마이크로 회로를 기반으로 구축됩니다.

변환기 회로

LM2596 레귤레이터의 기본 매개변수

입력 전압………. 최대 +40V

최대 입력 전압………. +45V

출력 전압………. 1.23V ~ 37V ±4%

발전기 주파수………. 150kHz

출력 전류………. 최대 3A

대기 모드에서의 소비 전류........... 80uA

-45°С ~ +150°С의 작동 온도

하우징 유형 TO-220(5핀) 또는 TO-263(5핀)

효율(Vin= 12V, Vout= 3V Iout= 3A에서).......... 73%

효율은 94%에 도달할 수 있지만 입력 및 출력 전압, 권선 품질, 인덕터 인덕턴스의 올바른 선택에 따라 달라집니다.

그래프에 따르면, 입력 전압 +30V, 출력 전압 +20V, 부하 전류 3A에서 효율은 94%가 되어야 합니다.

또한 LM2596 칩에는 전류 및 과열 보호 기능이 있습니다. 원본이 아닌 미세 회로에서는 이러한 기능이 올바르게 작동하지 않거나 완전히 없을 수 있습니다. 변환기 출력의 단락으로 인해 마이크로 회로가 고장나지만(두 개의 LM에서 테스트됨) 여기서는 놀라운 일이 아니지만 제조업체는 단락 보호 기능이 있는지 데이터 시트에 기록하지 않습니다.

도식 요소

모든 요소 등급은 전기 회로도에 표시되어 있습니다. 커패시터 C1, C2의 전압은 입출력 전압(입(출력)전압 + 마진 25%)에 따라 선택되며, 50V 마진을 두고 커패시터를 설치하였다.

커패시터 C3은 세라믹입니다. 명칭은 데이터시트의 표에 따라 선택됩니다. 이 표에 따르면 개별 출력 전압별로 커패시턴스 C3이 선택되어 있지만, 필자의 경우 컨버터는 조정 가능하므로 평균 용량 1nF의 커패시터를 사용했습니다.

다이오드 VD1은 쇼트키 다이오드 또는 다른 초고속 다이오드(FR, UF, SF 등)여야 합니다. 전류 5A, 전압 40V 이상으로 설계되어야 합니다. 펄스 다이오드 FR601(6A 50V)을 설치했습니다.

초크 L1의 정격 전류는 5A이고 인덕턴스는 68μH여야 합니다. 이렇게하려면 철분 (황백색), 외경 27mm, 내부 14mm, 너비 11mm로 만든 코어를 사용하십시오. 치수는 다를 수 있지만 클수록 좋습니다. 다음으로 두 개의 와이어(각 와이어의 직경은 1mm)를 28바퀴 감습니다. 직경 1.4mm의 단일 코어를 감았지만 출력 전력(40W)이 높을수록 코어 단면적이 부족하여 인덕터가 매우 뜨거워졌습니다. 두 개의 전선을 감을 경우 한 층에 권선을 넣을 수 없으므로 층 사이에 절연체 없이 두 층으로 감아야 합니다(와이어의 에나멜이 손상되지 않은 경우).

저항 R1을 통해 작은 전류가 흐르므로 전력은 0.25W입니다.

저항 R2는 튜닝 중이지만 상수로 대체할 수 있습니다. 이를 위해 저항은 다음 공식에 따라 각 출력 전압에 대해 계산됩니다.

여기서 R1 = 1kOhm(데이터시트에 따르면), Vref = 1.23V입니다. 그런 다음 출력 전압 Vout = 30V에 대한 저항 R2의 저항을 계산해 보겠습니다.

R2 = 1kOhm * (30V/1.23V - 1) = 23.39kOhm(표준 값으로 줄이면 저항 R2 = 22kOhm을 얻습니다).

또한 저항 R2의 저항을 알면 출력 전압을 계산할 수 있습니다.

LM2596에서 강압 DC-DC 컨버터 테스트

테스트하는 동안 90cm² 면적의 라디에이터가 칩에 설치되었습니다.

나는 6.8 Ohms의 저항 (물 속으로 낮아진 일정한 저항)의 부하에 대해 테스트를 수행했습니다. 처음에 컨버터 입력에 +27V의 전압을 인가했는데, 입력 전류는 1.85A(입력 전력 49.95W)였습니다. 출력 전압을 15.5V로 설정하고 부하 전류는 2.5A( 출력 파워 38.75W). 효율은 78%로 매우 좋습니다.

20분 후. 스텝다운 컨버터가 작동하는 동안 다이오드 VD1은 50°C까지 가열되고 인덕터 L1은 70°C까지 가열되었으며 마이크로 회로 자체는 80°C까지 가열되었습니다. 즉, 스로틀을 제외한 모든 요소에는 온도 예비가 있습니다. 70도는 너무 많습니다.

따라서 이 컨버터를 30~40W 이상의 출력 전력으로 작동하려면 인덕터를 2개(3개)의 와이어로 감고 더 큰 코어를 선택해야 합니다. 다이오드와 마이크로 회로는 아무런 걱정 없이 오랫동안 100-120°C의 온도를 유지할 수 있습니다(케이스를 포함하여 근처의 모든 것을 가열하는 경우 제외). 원하는 경우 마이크로 회로에 더 큰 라디에이터를 설치하고 VD1 다이오드에 긴 리드를 남겨 둘 수 있습니다. 그러면 열이 더 잘 방출되거나 작은 플레이트(라디에이터)를 부착(리드 중 하나에 납땜)할 수 있습니다. 또한 가능한 한 트랙에 주석을 달아야 합니다. 인쇄 회로 기판, 또는 구리 코어를 납땜하면 높은 출력 전력에서 장기간 작동하는 동안 트랙의 가열이 줄어듭니다.

안녕하세요, 방문객 여러분. 1년전에 이베이에서 샀어요 DC-DC 컨버터소규모 실험실 전원 공급 장치 및 실제로는 일반 개발용입니다. 그리고 66 루블의 가격은 매우 매력적이었습니다.

변환기의 일반적인 보기는 스크린샷에 표시됩니다.

사진에서 볼 수 있듯이 스카프는 전혀 크지 않으며 크기는 41x20mm입니다. 이 변환기의 기본은 LM2596S 칩입니다.

이는 조정 가능한 스텝다운입니다. 펄스 안정기최대 150kHz의 주파수와 3A의 최대 출력 전류를 갖는 전압. 안정기 연결 회로는 일반적이며 그림 1에 나와 있습니다.

마이크로 회로의 최대 입력 전압은 40V인데 현재는 그런 전압이 없었기 때문에 장치 입력 전압 27V에서 안정기를 분석했습니다. 출력에서는 트리밍 저항을 사용하여 전압을 6.5V로 설정했습니다. 이 설치와 최소한의 작은 라디에이터가 없는 경우 최대 전류 3A는 너무 높은 것으로 간주되었습니다. 따라서 1.5A의 부하 전류가 선택되었으며, 이러한 매개변수 값을 갖는 경우 30분 동안 작동한 후 미세 회로 케이스의 온도는 약 섭씨 75도였습니다. 이 상황은 나를 기쁘게 했습니다. 저것들. 마이크로 회로에 라디에이터가 제공되거나 송풍이 사용될 때 3A의 안정기 출력 전류는 매우 현실적입니다. 이 특정 안정기 출력의 최소 전압은 2.5V였습니다.

이 모듈을 기반으로 단극 및 양극 모두 직접 제작하고 조정 가능하며 안정화된 다양한 전원 공급 장치를 설계할 수 있습니다. 영양식으로 활용 가능해요 LED 램프, 속도 조절 기능이 있어 마이크로 드릴에 사용되는 DC 전기 모터에 전원을 공급하는 데에도 적합합니다. 이러한 안정 장치는 마이크로 컨트롤러를 포함하는 회로에 전원을 공급하기 위해 KR142EN5 마이크로 회로의 선형 안정 장치를 대체할 수 있습니다. 특히 스태빌라이저의 입력 전압과 출력 전압의 차이가 매우 커서 마이크로 회로에 방열판을 사용해야 하는 경우에는 더욱 그렇습니다. 구입 한 변압기의 2 차 권선 전압이 필요 이상으로 높지만 권선을 감는 것이 불가능하거나 너무 게으른 경우 초과 전압을 억제하기 위해 이러한 안정기를 사용하는 것이 합리적입니다. 그렇다면 66루블은 아무것도 아니다. 행운을 빌어요. K.V.Yu.