Bipolárne napájanie z hotových čínskych dc-dc step down modulov LM2596. Znižovací menič napätia na LM2596 z napájacieho obvodu Lm2596 z doby kamennej

LM2596 - prevodník babiek priamy prúd, často sa vyrába vo forme hotových modulov s cenou okolo 1 USD (hľadajte LM2596S DC-DC 1,25-30 V 3A). Zaplatením 1,5 $ si môžete kúpiť podobný modul na Ali s LED indikáciou vstupného a výstupného napätia, vypnutím výstupného napätia a tlačidlami jemného doladenia so zobrazením hodnôt na digitálnych indikátoroch. Súhlaste - ponuka je viac ako lákavá!

Nižšie je schému zapojenia tejto dosky prevodníka (kľúčové komponenty sú označené na obrázku na konci). Na vstupe je ochrana proti prepólovaniu - dióda D2. Tým sa zabráni poškodeniu regulátora nesprávne pripojeným vstupným napätím. Napriek tomu, že čip lm2596 dokáže podľa datasheetu spracovať vstupné napätia do 45 V, v praxi by vstupné napätie pri dlhodobom používaní nemalo presiahnuť 35 V.

Pre lm2596 je výstupné napätie určené rovnicou nižšie. Pomocou rezistora R2 je možné nastaviť výstupné napätie od 1,23 do 25 V.

Čip lm2596 je síce navrhnutý na maximálny prúd 3 A nepretržitej prevádzky, ale malý povrch hmoty fólie nestačí na odvádzanie vzniknutého tepla v celom prevádzkovom rozsahu obvodu. Všimnite si tiež, že účinnosť tohto meniča sa značne líši v závislosti od vstupného napätia, výstupného napätia a záťažového prúdu. Účinnosť sa môže pohybovať od 60 % do 90 % v závislosti od prevádzkových podmienok. Preto je odvod tepla povinný, ak sa nepretržitá prevádzka vyskytuje pri prúdoch väčších ako 1 A.

Podľa údajového listu musí byť dopredný kondenzátor inštalovaný paralelne s odporom R2, najmä ak výstupné napätie presiahne 10 V - je to potrebné na zabezpečenie stability. Tento kondenzátor však často nie je prítomný na čínskych lacných invertorových doskách. Počas experimentov bolo testovaných niekoľko kópií DC meničov v rôznych prevádzkových podmienkach. V dôsledku toho sme dospeli k záveru, že stabilizátor LM2596 je vhodný pre nízke a stredné napájacie prúdy digitálnych obvodov, ale pre vyššie hodnoty výstupného výkonu je potrebný chladič.

Ukazuje sa, že na mikrozostave LM2596 ľahko zostavíte plnohodnotný stabilizovaný zdroj, ktorý je možné použiť v takmer akomkoľvek laboratórnom zdroji s ochranou proti možným skratom.

Maximálne prípustné charakteristiky a vlastnosti:

Zahraničné analógy: Úplným analógom tohto mikroobvodu je čip MIC4576BU

Typický obvod pripojenia mikroobvodu:

Všetky komponenty obvodu použitého na zostavenie konštrukcie v prvej verzii zodpovedajú menovitým hodnotám tým, ktoré sú uvedené v údajovom liste (pozri archív na vyššie uvedenom odkaze), nepodarilo sa nájsť iba ladiaci odpor päťdesiat kiloohmov, takže namiesto neho je tam odpor 47 kiloohmov. Za výhodu tohto stabilizátora napätia možno považovať minimálne zahrievanie pri vysokých prúdoch, čím sa typické mikrozostavy KRENOK a LM317 pochváliť nemôžu.

Okrem toho je možné poslať signál do piatej nohy mikrozostavy na vypnutie zariadenia.

Možnosť 2 - Nastaviteľný regulátor napätia založený na čipe LM2596T

LM2596T, pracujúci v pulznom režime, má pomerne vysokú účinnosť a umožňuje prúdenie prúdov s nominálnou hodnotou až 2 A bez potreby chladiča. Pre vysoké zaťažovacie prúdy je potrebné použiť radiátor s povrchom najmenej 100 cm2. Okrem toho by mal byť radiátor pripevnený k mikrozostave pomocou tepelne vodivej pasty typu KPT-8.

Obvod môže byť nakonfigurovaný na akékoľvek iné pevné výstupné napätie, to znamená, že použite stabilizátor ako DC-DC konvertor. Aby ste to dosiahli, musíte nahradiť odpor R2 odporom vypočítaným podľa nasledujúceho matematického vzorca:

R 2 = R 1 × (V out / V ref-1)
alebo R2 = 1210×(V výstup /1,23 - 1)

Ak pripojíte tento dizajn k sieťovému znižovaciemu transformátoru s

Už dávno, keď som sedel v aute, som si pomyslel: prečo si nabíjam telefón cez nabíjačku do auta nainštalovanú v zapaľovači cigariet. Koniec koncov, často existuje viac ako jeden „spotrebiteľ“ a niekedy je potrebná samotná zásuvka zapaľovača. Špecifikácie som si sformuloval pre seba: napájanie z palubnej siete cez spínač zapaľovania, výstup 1-3 portov s prúdom do 2 A. Hľadal som na internete a ukázalo sa, že som bol ďaleko od tzv. prvý, kto bol zmätený problémom a ešte viac ho implementoval rôznymi spôsobmi.

Pre moju predstavu som potreboval stabilizátor napätia, ktorý by vydržal palubné napätie a prúd do 3 A. V skutočnosti existuje veľké množstvo možností implementácie, ale všetky sa scvrkávajú na jednu vec - impulzný znižovací menič. Prečo impulz? Pretože má maximálnu účinnosť. To znamená, že v meniči sa nebude takmer čo zahrievať a rozmery sľubujú minimálne.

Znižovací menič je určený na zníženie napätia na požadovanú hodnotu. Jeho výkonové prvky fungujú v režime kľúča, jednoducho sa zapínajú a vypínajú. V momente zapnutia je energia akumulovaná tlmivkou (cievka na jadre), v momente kedy silový prvok(tranzistor) sa vypne, tlmivka uvoľní uloženú energiu do záťaže. Akonáhle induktor uvoľní nahromadenú energiu, obvod, ktorý riadi výstupné napätie, zapne výkonový tranzistor a proces sa zopakuje.
IN v súčasnosti Všetky nabíjačky pre telefóny a tablety, ktoré sa vkladajú do zásuvky zapaľovača, sú vyrobené podľa obvodu s impulzným meničom.

Dodanie a vzhľad:
Doska dorazila v zapečatenom antistatickom sáčku, čo vyzerá ako dôvod na radosť, no v skutočnosti to treba brať ako samozrejmosť.
Kvalita spájkovania je celkom dobrá. Malý zvyšok toku na zadnej strane svoriek variabilného odporu.
Variabilný viacotáčkový odpor umožňuje presné nastavenie výstupného napätia.


Montážne otvory pre skrutky sú k dispozícii. Neexistujú žiadne svorkovnice, drôty budú musieť byť spájkované. Pod čipom sú otvory s pokovovaním pre dodatočný odvod tepla do opačná strana poplatky.

Schéma nemôže byť jednoduchšia:

Jediná vec je, že Číňania majú rôzne hodnotenia pre tlmivku a kondenzátory. Očividne, čokoľvek je dostupné, nainštalujú to. Horšie to už byť nemôže.

Rýchlo som prispájkoval drôty a záťaž v podobe drôtového odporu 2,2 Ohm 10 W.
Na obmedzenie teploty počas ohrevu bol rezistor umiestnený vo vode.


Na stánku sú k dispozícii 2 napätia: 12V a 24V. Prvé zapnutie prebehlo bez záťaže, aby sa upravilo výstupné napätie, aby sa šatka nespálila. Otáčaním skrutky rezistora som dosiahol výstupné napätie 5 Voltov.
Záťaž 2,2 Ohm znamená prúd 2,27 A, čo s malou rezervou zapadá do udávaných parametrov dosky aj mojich potrieb, keďže sa mi dostal do rúk duálny konektor z mŕtvej základnej dosky:

1 ampér na port.

10 minút práce v záťaži a doska sa divoko zahrieva. Foto z termokamery:

zadná strana

Achtung! Teplota je 115C na dióde a 110C na mikroobvode (strana s dielmi) a 105C na zadnej strane.
Teplota škrtiacej klapky je asi 70 °C, trochu priveľa, ale nedosiahne sýtosť.
Maximálna teplota pre diódu je 150 °C a pre mikroobvod 125 °C.

Nepasuje do žiadnej brány. Začal som si myslieť, že je to vada, alebo že som zase kúpil lacné svinstvo.
a zistil, že tento menič má mizernú účinnosť. A to všetko kvôli skutočnosti, že kľúčovým prvkom v mikroobvode je bipolárny tranzistor, ktorý, aj keď pracuje v kľúčovom režime, keď je otvorený, napätie na ňom dosť klesá.
Situácii nepomohlo ani zvýšenie vstupného napätia na 24 Voltov.
Graf účinnosti pri zaťažovacom prúde 3 A:


Tie. približne 80 % pri napájaní z palubnej siete vozidla. Výstup na mikroobvod sa uvoľní pri zaťažení 3 A 3,7 W a zahrieva sa aj dióda a tlmivka. Výmena diódy (3A 40V) a tlmivky (47 μH), ako aj inštalácia radiátora by mohla vyriešiť problém s kúrením, ale načo taká námaha, keď za tie isté peniaze môžete zohnať pokročilejšie step-down meniče.

Pokus o nápravu situácie:
Na rubovú stranu som cez teplovodivé lepidlo namontoval malý radiátor (vypílil som radiátor z chybného zdroja počítača).




Diódu som tam plánoval zobrať z “pracovnej miestnosti.” S tlmivkou je to trochu zložitejšie, ale myslím, že by som našiel nejakú s väčším prierezom drôtu vinutia (vzhľadom na slušné rozloženie indukčnosti v induktory používané Číňanmi).
Pokus o zapnutie a meranie teploty viedol k havárii =) Pomiešal som polaritu a spálil mikroobvod. Ušetril som peniaze, musel som ich hneď zobrať 5 na pokusy, ale bolo by lepšie ich nebrať vôbec, pretože tento starodávny konvertor je taký strašný, že nevychádza ani z 50% charakteristík v konkrétnom použitá doska.

V rozľahlosti siete som objavil atypické použitie mikroobvodu LM2596 - zosilňovač frekvencia zvuku trieda D! Signál sa privádza na vstup 4" Spätná väzba" Frekvencia diskreditácie naozaj nie je väčšia ako 150 kHz. V žiadnom prípade nie je potrebné zostaviť zosilňovač založený na prevodníku, na to existujú špecializované mikroobvody =)

Závery sú sklamaním:
Predávaná doska neoprávňuje uvedené vlastnosti. Okrem toho je závislosť od záťažového prúdu oveľa vyššia ako od zmeny napätia. Dosku môžete upraviť výmenou polovice dielov, ale aký to má zmysel?

Napriek tomu, ak potrebujete redukčný prevodník, najlepšou alternatívou k tomu, ktorý je predmetom preskúmania, by boli prevodníky zostavené na mikroobvodoch: LM2577, LM 2678 a podobne. Zapnuté tento moment Už som si objednal niekoľko dosiek na vyskúšanie

Aj keď som už veľmi dlho plánoval nainštalovať USB porty do auta, môj stroj išiel do šrotu :(


ale stále bolo miesto, kde by som namiesto napájacieho zdroja transformátora dal menič:
Tentoraz (kde je kreatívny nápis):


Toto sú dve (predná lišta s USB porty steny „skrinky“ z plexiskla vytrhnuté zo starej počítačovej skrine):


Špeciálne pre recenziu som vyrobil záťažovú dosku na testovanie nabíjačky(Dokonca som pár spálil, nevydržali náklad). Na Ali sa predávajú hotové za približne 1 dolár:

Postupné DC-DC meniče stále častejšie nachádzajú uplatnenie v každodennom živote, domácnostiach, automobilových aplikáciách a tiež ako regulované napájacie zdroje v domácom laboratóriu.

Napríklad na ťažkotonážnom vozidle môže byť napätie palubnej káblovej siete +24V, ale treba pripojiť autorádio alebo iné zariadenie so vstupným napätím +12V, potom takýto znižovací menič bude pre vás veľmi užitočný.

Mnoho ľudí si objednáva step-down DC-DC meniče z rôznych čínskych stránok, ale ich výkon je dosť obmedzený, kvôli čínskej úspore na priereze drôtu vinutia, polovodičových zariadení a jadier tlmivky, pretože čím výkonnejší je menič, tým je drahšia. Preto vám navrhujem, aby ste si sami zostavili zníženie DC-DC, ktoré svojou silou prekoná čínske analógy a bude tiež hospodárnejšie. Podľa mojej fotoreportáže a predloženej schémy je jasné, že montáž nezaberie veľa času.

Čip LM2596 nie je nič iné ako spínací regulátor napätia. Je k dispozícii s pevným napätím (3,3V, 5V, 12V) a nastaviteľné napätie(ADJ). Náš redukčný DC-DC menič bude postavený na báze nastaviteľného mikroobvodu.

Obvod meniča

Základné parametre regulátora LM2596

Vstupné napätie………. do +40V

Maximálne vstupné napätie ………. +45V

Výstupné napätie ………. od 1,23V do 37V ±4%

Frekvencia generátora ………. 150 kHz

Výstupný prúd ………. až 3A

Aktuálna spotreba v pohotovostnom režime………. 80uA

Prevádzková teplota od -45°С do +150°С

Typ krytu TO-220 (5 kolíkov) alebo TO-263 (5 kolíkov)

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

Hoci účinnosť môže dosiahnuť 94%, závisí od vstupného a výstupného napätia, ako aj od kvality vinutia a správneho výberu indukčnosti tlmivky.

Podľa grafu prevzatého z by pri vstupnom napätí +30V, výstupnom napätí +20V a zaťažovacom prúde 3A mala byť účinnosť 94%.

Čip LM2596 má tiež ochranu proti prúdu a prehriatiu. Poznamenávam, že na neoriginálnych mikroobvodoch tieto funkcie nemusia fungovať správne alebo môžu úplne chýbať. Skrat na výstupe meniča vedie k poruche mikroobvodu (testované na dvoch LM), aj keď tu nie je nič prekvapujúce, výrobca v údajovom liste nepíše o prítomnosti ochrany proti skratu.

Schematické prvky

Všetky menovité hodnoty prvkov sú uvedené na schéme elektrického obvodu. Napätie kondenzátorov C1 a C2 sa volí v závislosti od vstupného a výstupného napätia (vstupné (výstupné) napätie + rezerva 25%), kondenzátory som inštaloval s rezervou 50V.

Kondenzátor C3 je keramický. Jeho nominálna hodnota sa vyberá podľa tabuľky z údajového listu. Podľa tejto tabuľky je pre každé jednotlivé výstupné napätie zvolená kapacita C3, ale keďže je menič v mojom prípade nastaviteľný, použil som kondenzátor s priemernou kapacitou 1nF.

Dióda VD1 musí byť Schottkyho dióda, alebo iná ultra rýchla dióda (FR, UF, SF atď.). Musí byť dimenzovaný na prúd 5A a napätie minimálne 40V. Osadil som pulznú diódu FR601 (6A 50V).

Tlmivka L1 musí byť dimenzovaná na prúd 5A a musí mať indukčnosť 68 μH. K tomu si vezmite jadro z práškového železa (žlto-biele), vonkajší priemer 27mm, vnútorný 14mm, šírka 11mm, vaše rozmery sa môžu líšiť, ale čím väčšie, tým lepšie. Ďalej navinieme dva drôty (priemer každého drôtu je 1 mm) 28 otáčok. Navinul som jedno jadro s priemerom 1,4 mm, no pri vysokom výstupnom výkone (40W) sa tlmivka veľmi zahrievala, aj kvôli nedostatočnému prierezu jadra. Ak naviniete dva drôty, nebudete môcť dať vinutie do jednej vrstvy, takže ho musíte navinúť v dvoch vrstvách bez izolácie medzi vrstvami (ak nie je poškodený smalt na drôte).

Cez odpor R1 preteká malý prúd, takže jeho výkon je 0,25W.

Rezistor R2 je ladený, ale môže byť nahradený konštantným, preto sa jeho odpor vypočíta pre každé výstupné napätie podľa vzorca:

Kde R1 = 1 kOhm (podľa údajového listu), Vref = 1,23 V. Potom vypočítajme odpor rezistora R2 pre výstupné napätie Vout = 30V.

R2 = 1 kOhm * (30V/1,23V - 1) = 23,39 kOhm (znížením na štandardnú hodnotu dostaneme odpor R2 = 22 kOhm).

Tiež, keď poznáte odpor odporu R2, môžete vypočítať výstupné napätie.

Testovanie zníženého DC-DC meniča na LM2596

Počas testovania bol na čip nainštalovaný radiátor s plochou ≈ 90 cm².

Vykonal som testy na záťaži s odporom 6,8 Ohm (konštantný odpor spustený do vody). Spočiatku som na vstup meniča priviedol napätie +27V, vstupný prúd bol 1,85A (príkon 49,95W). Výstupné napätie som nastavil na 15,5V, zaťažovací prúd bol 2,5A ( výstupný výkon 38,75 W). Účinnosť bola 78 %, čo je veľmi dobré.

Po 20 min. Počas prevádzky znižovacieho meniča sa dióda VD1 zahriala na teplotu 50 °C, tlmivka L1 sa zahriala na teplotu 70 °C a samotný mikroobvod sa zahrial na 80 °C. To znamená, že všetky prvky majú teplotnú rezervu, okrem škrtiacej klapky je na ňu 70 stupňov priveľa.

Preto pre prevádzku tohto meniča pri výstupnom výkone 30-40W a viac je potrebné navinúť tlmivku dvoma (tromi) vodičmi a zvoliť väčšie jadro. Dióda a mikroobvod dokážu bez obáv dlhodobo udržiavať teplotu 100-120 °C (okrem vykurovania všetkého v okolí vrátane puzdra). Ak je to potrebné, môžete na mikroobvod nainštalovať väčší radiátor a dióda VD1 môže mať dlhé vodiče, potom sa teplo bude lepšie rozptýliť, alebo môžete pripevniť (spájku na jeden z vodičov) malú dosku (radiátor). Tiež je potrebné čo najlepšie pocínovať koľajnice. vytlačená obvodová doska, alebo pozdĺž nich prispájkovať medené jadro, tým sa zabezpečí menšie zahrievanie dráh pri dlhodobej prevádzke pri vysokom výstupnom výkone.

Dobrý deň, milí návštevníci. Kúpil som ho pred rokom na ebayi DC-DC meniče pre malý laboratórny zdroj energie a skutočne pre všeobecný vývoj. A cena 66 rubľov sa ukázala ako veľmi atraktívna.

Celkový pohľad na prevodník je zobrazený na snímke obrazovky.

Ako vidíte na fotke, šatka nie je vôbec veľká a má rozmery 41x20mm. Základom tohto prevodníka je čip LM2596S

ktorý je nastaviteľný, zostupný stabilizátor pulzu napätie s frekvenciou do 150 kHz a maximálnym výstupným prúdom 3A. Obvod pripojenia stabilizátora je typický a je znázornený na obrázku 1.

Maximálne vstupné napätie mikroobvodu je 40V, momentálne som také napätie nemal, tak som analyzoval stabilizátor pri napätí na vstupe zariadenia 27 voltov. Na výstupe som pomocou trimovacieho odporu nastavil napätie na 6,5 ​​voltu. Maximálny prúd 3A pri tejto inštalácii a absencii aspoň malého radiátora bol považovaný za príliš vysoký. Preto bol zvolený zaťažovací prúd 1,5 A. A tak pri týchto hodnotách parametrov bola po pol hodine prevádzky teplota skrine mikroobvodu približne 75 stupňov Celzia. Tento stav, musím povedať, ma potešil. Tie. keď je mikroobvod dodávaný s radiátorom alebo keď sa používa fúkanie, výstupný prúd stabilizátora 3 ampéry je celkom realistický. Minimálne napätie na výstupe tohto konkrétneho stabilizátora bolo 2,5 voltu.

Na základe tohto modulu môžete navrhnúť rôzne domáce, nastaviteľné, stabilizované napájacie zdroje, unipolárne aj bipolárne. Môže sa použiť na výživu LED lampy, je vhodný aj na napájanie jednosmerných elektromotorov používaných v mikrovŕtačkách, s možnosťou nastavenia otáčok. Takýto stabilizátor môže dobre nahradiť lineárny stabilizátor na mikroobvode KR142EN5 pre napájanie obvodov, ktoré obsahujú mikrokontroléry. Najmä vtedy, keď je rozdiel medzi vstupným napätím stabilizátora a výstupným napätím veľmi veľký a je potrebné použiť chladič pre mikroobvod. Je zmysluplné použiť takýto stabilizátor na potlačenie nadmerného napätia, keď je napätie sekundárneho vinutia transformátora, ktorý ste si zakúpili, väčšie, ako je potrebné, ale navíjanie závitov je nemožné alebo príliš lenivé. Potom je šesťdesiatšesť rubľov nič. Veľa štastia. K.V.Yu.