Двополярний блок живлення із готових китайських модулів dc-dc step down LM2596. Знижуючий перетворювач напруги на LM2596 з кам'яного віку Lm2596 схема блоку живлення

LM2596 - понижувальний перетворювач постійного струму, він випускається часто у вигляді готових модулів, близько 1 долара ціною (у пошуку LM2596S DC-DC 1.25-30 3A). Заплативши ж 1,5 долара, на Алі можна взяти схожий модуль з LED індикацією про вхідну та вихідну напругу, вимкнення вихідної напруги та точним настроюванням кнопками з відображенням значень на цифрових індикаторах. Погодьтеся - пропозиція більш ніж приваблива!

Нижче наводиться принципова схемацієї плати перетворювача (ключові компоненти відзначені на малюнку в кінці). На вході є захист від переполюсування – діода D2. Це дозволить запобігти пошкодженню регулятора неправильно підключеною вхідною напругою. Незважаючи на те, що мікросхема lm2596 може обробляти згідно з даташитом вхідні напруги аж до 45 В, на практиці вхідна напруга не повинна перевищувати 35 В при тривалому використанні.

Для lm2596 вихідна напруга визначається рівнянням, наведеним нижче. Резистором R2 вихідну напругу можна регулювати в межах від 1.23 до 25 Ст.

Хоча мікросхема lm2596 розрахована на максимальний струм 3 А безперервної роботи, мала поверхня фольги-маси не достатня, щоб розсіяти тепло, що виділяється у всьому діапазоні роботи схеми. Також відзначимо, що ККД цього перетворювача варіюється дуже сильно в залежності від вхідної напруги, вихідної напруги та струму навантаження. Ефективність може коливатися від 60 до 90% залежно від умов експлуатації. Тому тепловідведення є обов'язковим, якщо безперервна робота йде при струмах більш ніж 1А.

Відповідно до даташиту, конденсатор прямого зв'язку необхідно встановлювати паралельно резистору R2, особливо коли напруга на виході перевищує 10 - це потрібно для забезпечення стабільності. Але цей конденсатор часто не є присутнім на китайських недорогих платах інверторів. У ході експериментів було перевірено декілька екземплярів DC перетворювачів у різних умовах експлуатації. У результаті дійшли висновку, що стабілізатор на ЛМ2596 добре підходить для низьких та середніх струмів живлення цифрових схем, але для більш високих значень вихідної потужності необхідне тепловідведення.

Виявляється на мікроскладанні LM2596 можна легко зібрати повнофункціональне стабілізоване джерело живлення, яке можна використовувати практично в будь-якому лабораторному блоці живлення із захистом від можливого короткого замикання.

Максимально допустимі характеристики та властивості:

Аналоги закордонні: Повним аналогом даної мікросхеми є чіп MIC4576BU

Типова схема включення мікросхеми:

Всі компоненти схеми, використані для складання конструкції, у першому варіанті виконання за номіналами відповідають тим, що вказані в датасіті (дивися архів за посиланням вище), тільки підстроювальний опір знайти на п'ятдесят кілом не вдалося, тому замість нього стоїть опір на 47 кілоом. Плюсом цього стабілізатора напруги можна вважати мінімальне нагрівання на великих струмах, чим не можуть похвалитися типові мікроскладання КРЕНОК і LM317.

Додатково на п'яту ніжку мікроскладання можна подавати сигнал, що вимикає пристрій.

Варіант 2 - Регульований стабілізаторнапруги на основі мікросхеми LM2596T

LM2596T працюючи в імпульсному режимі, має досить високий ККД і дає можливість протікати через себе номіналом до 2 А, при цьому не вимагаючи тепловідведення. Для великих струмів навантаження потрібно використовувати радіатор з площею поверхні не нижче 100 см 2 . Крім того, радіатор слід закріпити до мікроскладання, із застосуванням теплопровідної пасти типу КПТ-8.

Схему можна налаштувати на будь-яку іншу фіксовану напругу на виході, тобто використовувати стабілізатор як DC-DC перетворювача. Для цього потрібно замінити опір R2 на резистор, що розраховується за наступною математичною формулою:

R 2 = R 1 ×(V вих / V ref-1)
або R 2 = 1210×(V вих /1.23 - 1)

Якщо підключити цю конструкцію до мережного понижуючого трансформатора з

Якось досить давно, сидячи в машині подумав: а чого це я заряджаю телефон через автомобільну зарядку встановлену в прикурювач. Адже «споживачів» часто буває більше ніж один, та й саме гніздо прикурювача потрібно. Сформулював для себе ТЗ: живлення від борту мережі через замок запалювання, вихід 1-3 порту зі струмом до 2 А. Пошукав в інтернеті і виявилося, що я далеко не перший, хто спантеличив проблемою і навіть більше, реалізував її різними способами.

Для моєї витівки потрібен був стабілізатор напруги, що витримує напругу бортмережі і струм до 3 Ампер. Варіантів реалізації насправді дуже багато, але вони зводяться до одного - імпульсний знижуючий перетворювач. Чому імпульсний? Тому що у нього ККД максимальна. Значить грітися в перетворювачі буде майже нема чому і розміри обіцяють бути мінімальні.

Знижуючий перетворювач призначений зниження напруги до необхідного значення. Його силові елементи працюють у ключовому режимі, просто включено, вимкнено. У момент включення енергію накопичує дросель (котушка на сердечнику), в момент коли силовий елемент(транзистор) вимкнено, дросель віддає запасену енергію в навантаження. Як тільки дросель віддасть накопичену енергію, схема, що контролює напругу на виході, включить силовий транзистор і процес повториться.
У теперішній моментвсі зарядні пристрої для телефонів і планшетів, що вставляються в гніздо прикурювача, виконані за схемою з імпульсним понижувальним перетворювачем.

Доставка та зовнішній вигляд:
Плата прийшла в запаяному антистатичному пакеті, начебто привід порадіти, але насправді має сприйматися як належне.
Якість паяння цілком якісне. Незначні залишки флюсу на звороті на висновках змінного резистора.
Змінний резистор багатооборотний, дозволяє точно підлаштувати вихідну напругу.


Передбачені отвори кріплення під гвинт. Клемників немає, дроти доведеться паяти. Під мікросхемою є отвори з металізацією для додаткового відведення тепла на зворотний бікплати.

Схема простіше не вигадаєш:

Єдине, що у китайців номінали дроселя та конденсаторів відрізняються. Мабуть, що є в наявності, те й ставлять. Гірше не буде.

На швидку руку припаяв дроти та навантаження у вигляді дротяного резистора 2.2 Ом 10 Вт.
Для обмеження температури при нагріванні резистор був поміщений у воду.


На стенді доступно 2 напруги 12 Вольт і 24 Вольти. Перше включення провів без навантаження, для регулювання вихідної напруги, щоб не спалити хустку. Обертаючи гвинт резистора досяг напруги на виході 5 Вольт.
Навантаження 2.2 Ом має на увазі струм 2.27 Ампера, що вкладається в заявлені параметри плати і мої потреби з невеликим запасом, оскільки я роздобув здвоєний роз'єм з дохлої материнської плати:

По 1 Ампер на порт.

10 хвилин роботи під навантаженням та дике нагрівання плати. Фото з тепловізора:

Зворотній бік

Ахтунг! Температура 115С на діоді та 110С на мікросхемі (сторона з деталями) та 105С зі зворотного боку.
Температура дроселя близько 70С, забагато, але в насичення не входить.
Гранична температура для діода 150С, а мікросхеми 125С.

У жодні ворота не лізе. Почав думати, що це шлюб або в черговий раз я купив дешеву фігню.
і виявив що цей перетворювач має паршивеньке ККД. А все через те, що ключовий елемент у мікросхемі є біполярний транзистор, який хоч і працює в ключовому режимі, але у відкритому стані на ньому падає пристойно напруги.
Підвищення напруги на вході до 24 Вольт ситуацію не врятувало.
Графік ККД при струмі навантаження 3 Ампера:


Тобто. приблизно 80% при живленні від борту мережі автомобіля. Виходить на мікросхемі виділяється при навантаженні 3 А 3.7Вт, а також гріється діод та дросель. Заміною діода (3А 40В) і дроселя (47мкГн), а також установкою радіатора можна було б вирішити проблему з нагріванням, але до чого такі зусилля, коли за ті ж гроші можна взяти просунуті понижуючі перетворювачі.

Спроба виправити ситуацію:
На зворотний бік через теплопровідний клей встановив невеликий радіатор (розпиляв радіатор від несправного блоку живлення комп'ютера).




Діод планував брати там же з «дежурки» З дроселем трохи складніше, але думаю знайшов би з великим перетином обмотувального дроту (враховуючи пристойний розкид індуктивності в дроселях, що застосовуються китайцями).
Спроба включити та зняти показання температури призвела до краху =) я переплутав полярність та спалив мікросхему. Зекономив, треба було штук 5 відразу брати на експерименти, а краще не брати взагалі, бо цей древній перетворювач настільки жахливий, що в конкретно застосованій платі навіть 50% характеристик не відпрацьовує.

На просторах мережі виявив нетипове застосування мікросхеми LM2596 - підсилювач звуковий частотикласу D! Сигнал подається на вхід 4 Зворотній зв'язок». Частота дискредитації щоправда трохи більше 150 КГц. У жодному разі не заклик збирати підсилювач на базі перетворювача, для цього є спеціалізовані мікросхеми =)

Висновки невтішні:
Плата у тому вигляді, як вона продається, не виправдовує заявлені характеристики. Причому залежність від струму навантаження набагато вища, ніж зміни напруги. Доопрацювати плату можна замінивши половину деталей, але який у цьому сенс?

Все ж таки якщо вам потрібен знижувальний перетворювач (step down), то кращою альтернативою оглядачеві були б перетворювачі зібрані на мікросхемах: LM2577, LM 2678 та аналогічних. на Наразія вже замовив кілька плат на пробу

Поки я дуже довго планував поставити на машину USB порти, моя машинка поїхала в брухт:(


але все ж таки знайшлося ще місце, куди б я поставив перетворювач замість трансформаторного блоку живлення:
Це раз (там де креативненький напис):


Це два (передня планка з USB портамивидерта зі старого корпусу від комп'ютера стінки «корпусу» оргскло):


Спеціально до огляду виготовив навантажувальну хустку для перевірки зарядних пристроїв(Навіть спалив парочку, не витримали навантаження). на алі такі продаються готові близько 1$:

Перетворювачі DC-DC все частіше і частіше знаходять своє застосування в побуті, господарстві, автомобільній техніці, а також як регульовані блоки живлення в домашній лабораторії.

Наприклад, на великовантажному автомобілі напруга бортової кабельної мережі може становити +24В, а вам необхідно підключити автомагнітолу або інший пристрій з вхідною напругою +12В, тоді такий понижувальний перетворювач вам знадобиться.

Безліч людей замовляють з різних китайських сайтів перетворювачі, що знижують DC-DC, але їх потужність досить таки обмежена, зважаючи на економію китайцями на перетині обмотувального дроту, напівпровідникових приладах і сердечниках дроселів, адже чим потужніший перетворювач, тим він дорожчий. Тому, пропоную вам зібрати знижувальний DC-DC самостійно, який перевершить за потужністю китайські аналоги, а також буде економічно вигіднішим. За моїм фотозвітом та представленою схемою видно, що складання не займе багато часу.

Мікросхема LM2596 є ні що інше, як імпульсний понижувальний регулятор напруги. Вона випускається як на фіксовану напругу (3.3В, 5В, 12В) так і на регульовану напругу (ADJ). На базі регульованої мікросхеми буде побудований наш знижувальний DC-DC перетворювач.

Схема перетворювача

Основні параметри регулятора LM2596

Вхідна напруга………. до +40В

Максимальна вхідна напруга ………. +45В

Вихідна напруга………. від 1.23В до 37В ±4%

Частота генератора………. 150кГц

Вихідний струм………. до 3А

Струм споживання в режимі Standby………. 80мкА

Робоча температура від -45 ° С до +150 ° С

Тип корпусу TO-220 (5 виводів) або TO-263 (5 виводів)

ККД (при Vin = 12В, Vout = 3В Iout = 3А) ............ 73%

Хоча ККД може і досягати 94%, він залежить від вхідної та вихідної напруги, а також від якості намотування та правильності підбору індуктивності дроселя.

Згідно з графіком, взятим з , при вхідній напрузі +30В, вихідному +20В і струмі навантаження 3А, ККД повинен становити 94%.

Також у мікросхеми LM2596 є захист струму і від перегріву. Зауважу, що на неоригінальних мікросхемах ці функції можуть працювати некоректно, або зовсім відсутні. Коротке замикання на виході перетворювача призводить до виходу з ладу мікросхеми (перевірив на двох LM-ках), хоча тут дивуватися і нема чого, виробник не пише в датасіті про присутність захисту від КЗ.

Елементи схеми

Усі номінали елементів зазначені на схемі електричної принципової. Напруга конденсаторів С1 і С2 вибирається в залежності від вхідної та вихідної напруги (напруга входу (виходу) + запас 25%), я встановив конденсатори із запасом, на напругу 50В.

Конденсатор C3 – керамічний. Номінал його вибирається згідно з таблицею з даташита. Відповідно до цієї таблиці ємність C3 підбирається для кожної окремої вихідної напруги, але так як перетворювач у моєму випадку регульований, то я застосував конденсатор середньої ємності 1нФ.

Діод VD1 повинен бути діодом Шоттки, або іншим надшвидким діодом (FR, UF, SF та ін.). Він має бути розрахований струм 5А і напруга щонайменше 40В. Я встановив імпульсний діод FR601 (6А 50В).

Дросель L1 повинен бути розрахований на струм 5А та мати індуктивність 68мкГн. Для цього беремо сердечник із порошкового заліза (жовто-білого кольору), зовнішній діаметр 27мм, внутрішній 14мм, ширина 11мм, ваші розміри можуть відрізнятися, але чим більше вони будуть, тим краще. Далі мотаємо двома жилами (діаметр кожної жили 1мм) 28 витків. Я мотав одиночною житловою діаметром 1,4 мм, але при великій вихідній потужності (40Вт) дросель грівся сильно, у тому числі через недостатній переріз жили. Якщо мотати двома жилами, то в один шар покласти обмотку не вдасться, тому потрібно мотати в два шари, без ізоляції між шарами (якщо емаль на дроті не пошкоджена).

Через резистор R1 протікає малий струм, тому його потужність 0,25Вт.

Резистор R2 підстроювальний, але може бути замінений на постійний, для цього його опір розраховується на кожну вихідну напругу за формулою:

Де R1 = 1кОм (за датасітом), Vref = 1,23В. Тоді, порахуємо опір резистора R2 для вихідної напруги Vout = 30В.

R2 = 1кОм * (30В/1,23В - 1) = 23,39кОм (привівши до стандартного номіналу, отримаємо опір R2 = 22кОм).

Також, знаючи опір резистора R2, можна розрахувати вихідну напругу.

Випробування понижуючого DC-DC перетворювача на LM2596

При випробуваннях на мікросхему було встановлено радіатор площею 90 см .

Випробування проводив на навантаженні опором 6,8 Ом (постійний резистор, опущений у воду). Спочатку на вхід перетворювача я подав напругу +27В, вхідний струм становив 1,85А (вхідна потужність 49,95Вт). Вихідну напругу я виставив 15,5В, струм навантаження становив 2,5А ( Вихідна потужність 38,75Вт). ККД при цьому склав 78%, це дуже непогано.

Після 20 хв. роботи понижуючого перетворювача діод VD1 нагрівся до температури 50°С, дросель L1 нагрівся до температури 70°С, сама мікросхема нагрілася до 80°С. Тобто, у всіх елементах є резерв за температурою, крім дроселя, 70 градусів для нього забагато.

Тому для експлуатації даного перетворювача на вихідний потужності 30-40Вт і більше, необхідно мотати дросель двома (трьома) жилами і вибирати більший за розмірами осердя. Діод і мікросхема можуть довго тримати температуру 100-120 ° С без будь-яких побоювань (крім нагріву всього що поруч знаходиться, в тому числі і корпусу). При бажанні можна встановити на мікросхему більший за розміром радіатор, а у діода VD1 можна залишити довгі висновки, тоді тепло відводитиметься краще, або прикріпити (припаяти до одного з висновків) невелику пластинку (радіатор). Також потрібно якнайкраще залудити доріжки друкованої плати, або пропаяти по них мідну жилу, це забезпечить менший нагрів доріжок при тривалій роботі на велику вихідну потужність.

Здрастуйте, шановні відвідувачі. Ще рік тому купив на ебей перетворювачі DC-DCдля невеликого лабораторного блоку живлення та й взагалі для загального розвитку. Та й ціна в 66 рублів виявилася дуже привабливою.

Загальний вигляд перетворювача показано на скріншоті.

Як видно з фото, хустка зовсім не велика і має розміри 41×20мм. Основою цього конвертора є мікросхема LM2596S

являє собою регульований, знижуючий імпульсний стабілізаторнапруги з частотою до 150кГц та максимальним вихідним струмом, рівним 3А. Схема включення стабілізатора типова і показано малюнку 1.

Максимальна вхідна напруга мікросхеми - 40В, у мене такої напруги в даний момент не знайшлося, тому аналіз стабілізатора проводив при напрузі на вході пристрою 27 вольт. На виході встановив підстроювальним резистором напругу 6,5 вольт. Максимальний струм 3А, при такому монтажі та відсутністю хоча б невеликого радіатора, вважав завеликим. Тому був обраний струм навантаження в 1,5 А. І так, маючи такі значення параметрів, після півгодини роботи температура корпусу мікросхеми склала приблизно 75 градусів Цельсія. Такий стан справ, треба сказати, мене потішив. Тобто. при постачанні мікросхеми радіатором або при застосуванні обдування вихідний струм стабілізатора в 3 ампера цілком реальний. Мінімальна напруга на виході цього конкретного стабілізатора у мене становила 2,5 вольта.

На основі даного модуля можна конструювати різноманітні саморобні, регульовані, стабілізовані блоки живлення як однополярні, так і двополярні. Його можна застосувати для харчування світлодіодних світильників, Підійде і для живлення електродвигунів постійного струму, що використовуються в мікродрилях, з можливість регулювання обертів. Такий стабілізатор може замінити лінійний стабілізатор на мікросхемі КР142ЕН5 для живлення схем, до складу яких входять мікроконтролери. Особливо тоді, коли різниця вхідної напруги стабілізатора і виходу напруги дуже велика і виникає необхідність застосування тепловідведення для мікросхеми. Має сенс застосувати такий стабілізатор для гасіння зайвої напруги, коли напруга вторинної обмотки, придбаного вами трансформатора, більша за необхідне, а змотати витки неможливо або ліньки. Тоді шістдесят шість карбованців — це ніщо. Успіхів. К.В.Ю.