DC/DC преобразувателите се използват широко за захранване на различни електронни съоръжения. Използват се в устройства за компютърна техника, комуникационни устройства, различни схеми за управление и автоматизация и др.
Трансформаторни захранвания
При традиционните трансформаторни захранвания мрежовото напрежение се преобразува с помощта на трансформатор, най-често понижен, до желаната стойност. Намалено напрежение и изгладено от кондензаторен филтър. При необходимост след токоизправителя се поставя полупроводников стабилизатор.
Трансформаторните захранвания обикновено са оборудвани с линейни стабилизатори. Такива стабилизатори имат поне две предимства: това е ниска цена и малък брой части в сбруя. Но тези предимства се изяждат от ниската ефективност, тъй като значителна част от входното напрежение се използва за нагряване на управляващия транзистор, което е напълно неприемливо за захранване на преносими електронни устройства.
DC/DC преобразуватели
Ако оборудването се захранва от галванични клетки или батерии, тогава преобразуването на напрежението до желаното ниво е възможно само с помощта на DC / DC преобразуватели.
Идеята е доста проста: DC напрежението се преобразува в променливотоково, обикновено с честота от няколко десетки или дори стотици килохерца, нараства (пада) и след това се изправя и се подава към товара. Такива преобразуватели често се наричат импулсни преобразуватели.
Пример е усилващ преобразувател от 1,5V до 5V, просто изходното напрежение на компютърен USB. Подобен преобразувател с ниска мощност се продава на Aliexpress.
Ориз. 1. Преобразувател 1.5V / 5V
Импулсните преобразуватели са добри, защото имат висока ефективност, в рамките на 60..90%. Друго предимство на импулсните преобразуватели е широк спектър от входни напрежения: входното напрежение може да бъде по-ниско от изходното напрежение или много по-високо. Като цяло DC/DC преобразувателите могат да бъдат разделени на няколко групи.
Класификация на конвертора
Понижаване, в английската терминология step-down или buck
Изходното напрежение на тези преобразуватели, като правило, е по-ниско от входното напрежение: без специални загуби за нагряване на управляващия транзистор можете да получите напрежение само от няколко волта при входно напрежение 12 ... 50V. Изходният ток на такива преобразуватели зависи от нуждите на товара, което от своя страна определя схемата на схемата на преобразувателя.
Друго английско име за преобразувателя на чопъра. Един от преводите на тази дума е прекъсвач. В техническата литература преобразувателят на долара понякога се нарича "чопър". Засега просто запомнете този термин.
Увеличаване, в английската терминология step-up или boost
Изходното напрежение на тези преобразуватели е по-високо от входното напрежение. Например при входно напрежение 5V може да се получи напрежение до 30V на изхода и е възможно плавното му регулиране и стабилизиране. Доста често усилващите преобразуватели се наричат бустери.
Универсални преобразуватели - SEPIC
Изходното напрежение на тези преобразуватели се поддържа на дадено ниво, когато входното напрежение е по-високо или по-ниско от входното напрежение. Препоръчва се в случаите, когато входното напрежение може да варира значително. Например, в автомобил напрежението на батерията може да варира между 9 ... 14V и е необходимо стабилно напрежение от 12V.
Инвертиращи преобразуватели - инвертиращ преобразувател
Основната функция на тези преобразуватели е да получат напрежение с обратна полярност на изхода спрямо източника на захранване. Много удобно в случаите, когато се изисква биполярно захранване, например.
Всички споменати преобразуватели могат да бъдат стабилизирани или нестабилизирани, изходното напрежение може да бъде галванично свързано с входното напрежение или да има галванична изолация на напрежението. Всичко зависи от конкретното устройство, в което ще се използва преобразувателят.
За да преминете към по-нататъшна история за DC / DC преобразуватели, трябва поне в общи линиизанимавайте се с теорията.
Chopper buck converter - конвертор тип buck
Неговата функционална диаграма е показана на фигурата по-долу. Стрелките на проводниците показват посоката на токовете.
Фиг.2. Функционална схема на стабилизатора на чопъра
Входното напрежение Uin се подава към входния филтър - кондензатор Cin. Транзисторът VT се използва като ключов елемент, той извършва превключване на високочестотен ток. Може да бъде или . В допълнение към тези подробности, веригата съдържа разряден диод VD и изходен филтър - LCout, от който напрежението се подава към товара Rn.
Лесно е да се види, че товарът е свързан последователно с елементите VT и L. Следователно веригата е последователна. Как се случва падането на напрежението?
Широтинно-импулсна модулация - PWM
Управляващата верига генерира правоъгълни импулси с постоянна честота или постоянен период, което по същество е едно и също нещо. Тези импулси са показани на фигура 3.
Фиг.3. Контролни импулси
Тук t е времето на импулса, транзисторът е отворен, tp е времето за пауза, транзисторът е затворен. Съотношението ti/T се нарича работен цикъл на работния цикъл, обозначен с буквата D и се изразява в %% или просто в числа. Например, при D равно на 50%, се оказва, че D=0,5.
По този начин D може да варира от 0 до 1. При стойност D=1 ключовият транзистор е в състояние на пълна проводимост, а при D=0 в състояние на прекъсване, просто казано, той е затворен. Лесно е да се предположи, че при D=50% изходното напрежение ще бъде равно на половината от входното напрежение.
Съвсем очевидно е, че регулирането на изходното напрежение става чрез промяна на ширината на управляващия импулс t и всъщност чрез промяна на коефициента D. Този принцип на регулиране се нарича (PWM). В почти всички импулсни захранвания изходното напрежение се стабилизира с помощта на ШИМ.
Във веригите, показани на фигури 2 и 6, PWM е "скрит" в кутии с надпис "Control Circuit", което изпълнява някои допълнителни функции. Например, това може да бъде мек старт на изходното напрежение, дистанционно активиране или защита на преобразувателя от късо съединение.
Като цяло преобразувателите са толкова широко използвани, че производителите на електронни компоненти стартираха производството на PWM контролери за всички случаи. Обхватът е толкова голям, че ще отнеме цяла книга, само за да ги изброя. Следователно на никого не му хрумва да сглобява преобразуватели на дискретни елементи или както често казват в „хлабави“ термини.
Освен това, готови малки преобразуватели на мощност могат да бъдат закупени на Aliexpress или Ebay на ниска цена. В същото време, за монтаж в аматьорски дизайн, е достатъчно да запоите проводниците към входа и изхода към платката и да зададете необходимото изходно напрежение.
Но обратно към нашата фигура 3. В този случай коефициентът D определя колко дълго ще бъде отворен (фаза 1) или затворен (фаза 2). За тези две фази веригата може да бъде представена с две фигури. Фигурите НЕ ПОКАЗВАТ онези елементи, които не се използват в тази фаза.
Фиг.4. Фаза 1
Когато транзисторът е отворен, токът от източника на захранване (галванична клетка, батерия, токоизправител) преминава през индуктивния дросел L, товара Rn и зареждащия кондензатор Cout. В този случай токът протича през товара, кондензаторът Cout и индукторът L натрупват енергия. Токът iL ПОСТЕПЕННО СЕ УВЕЛИЧАВА поради влиянието на индуктивността на индуктора. Тази фаза се нарича изпомпване.
След като напрежението на товара достигне предварително определена стойност (определена от настройката на устройството за управление), транзисторът VT се затваря и устройството преминава към втората фаза - фазата на разреждане. Затвореният транзистор изобщо не е показан на фигурата, сякаш не съществува. Но това означава само, че транзисторът е затворен.
Фиг.5. Фаза 2
Когато транзисторът VT е затворен, няма попълване на енергия в индуктора, тъй като захранването е изключено. Индуктивността L има тенденция да предотвратява промяна в големината и посоката на тока (самоиндукция), протичащ през намотката на индуктора.
Следователно токът не може да спре незабавно и се затваря през веригата „диодно натоварване“. Поради това VD диодът се нарича разряден диод. По правило това е високоскоростен диод на Шотки. След контролния период, фаза 2, веригата преминава към фаза 1, процесът се повтаря отново. Максималното напрежение на изхода на разглежданата верига може да бъде равно на входа и не повече. Усилващите преобразуватели се използват за получаване на изходно напрежение, по-голямо от входното напрежение.
Засега е необходимо само да се припомни действителната стойност на индуктивността, която определя двата режима на работа на чопъра. При недостатъчна индуктивност преобразувателят ще работи в режим на прекъсващи токове, което е напълно неприемливо за захранвания.
Ако индуктивността е достатъчно голяма, тогава работата се извършва в режим на непрекъснати токове, което позволява използването на изходни филтри за получаване на постоянно напрежение с приемливо ниво на пулсации. Усилващите преобразуватели също работят в режим на непрекъснат ток, който ще бъде разгледан по-долу.
За известно повишаване на ефективността, разрядният диод VD се заменя с MOSFET транзистор, който се отваря в точното време от управляващата верига. Такива преобразуватели се наричат синхронни. Използването им е оправдано, ако мощността на преобразувателя е достатъчно голяма.
Повишаващи или усилващи преобразуватели
Повишаващите преобразуватели се използват главно за захранване с ниско напрежение, например от две или три батерии, а някои конструктивни компоненти изискват напрежение от 12 ... 15V с ниска консумация на ток. Доста често усилващият преобразувател се нарича накратко и ясно думата "бустер".
Фиг.6. Функционална схема на усилващ преобразувател
Входното напрежение Uin се подава към входния филтър Cin и се подава към последователно свързаните L и превключващия транзистор VT. VD диод е свързан към точката на свързване на бобината и дренажа на транзистора. Натоварването Rl и шунтиращият кондензатор Cout са свързани към другия извод на диода.
Транзисторът VT се управлява от управляваща верига, която генерира стабилен честотен контролен сигнал с регулируем работен цикъл D, точно както е описано малко по-високо, когато се описва веригата на хеликоптера (фиг. 3). Диод VD в точното време блокира натоварването от ключовия транзистор.
Когато ключовият транзистор е отворен, изходът на бобината L, точно според схемата, е свързан към отрицателния полюс на източника на захранване Uin. Увеличаването на тока (влияе върху влиянието на индуктивността) от източника на енергия протича през бобината и отворен транзистор, енергията се натрупва в намотката.
По това време VD диодът блокира товара и изходния кондензатор от превключващата верига, като по този начин предотвратява разреждането на изходния кондензатор през отворения транзистор. Товарът в този момент се захранва от енергията, съхранявана в кондензатора Cout. Естествено, напрежението в изходния кондензатор пада.
Веднага щом изходното напрежение стане малко по-ниско от определеното (определено от настройките на управляващата верига), ключовият транзистор VT се затваря и енергията, съхранявана в индуктора, презарежда кондензатора Cout през диода VD, който захранва товара . В този случай ЕМП на самоиндукция на бобината L се добавя към входното напрежение и се прехвърля към товара, следователно изходното напрежение е по-голямо от входното напрежение.
Когато изходното напрежение достигне зададеното ниво на стабилизация, управляващата верига отваря транзистора VT и процесът се повтаря от фазата на съхранение на енергия.
Универсални преобразуватели - SEPIC (преобразувател с единичен първичен индуктор или преобразувател с асиметрично натоварен първичен индуктор).
Такива преобразуватели се използват главно, когато товарът има малка мощност и входното напрежение се променя спрямо изходното напрежение нагоре или надолу.
Фиг.7. Функционална схема на преобразувателя SEPIC
Тя е много подобна на схемата на усилващия преобразувател, показана на фигура 6, но има допълнителни елементи: кондензатор C1 и намотка L2. Именно тези елементи осигуряват работата на преобразувателя в режим на намаляване на напрежението.
Преобразувателите SEPIC се използват в случаите, когато входното напрежение варира в широк диапазон. Пример е 4V-35V до 1.23V-32V Boost Buck Voltage Step Up/Down конвертор регулатор. Под това име в китайските магазини се продава преобразувател, чиято схема е показана на фигура 8 (щракнете върху снимката, за да я увеличите).
Фиг.8. електрическа схема SEPIC конвертор
Фигура 9 показва външния вид на дъската с обозначението на основните елементи.
Фиг.9. Външен вид SEPIC конвертор
Фигурата показва основните части съгласно фигура 7. Обърнете внимание на наличието на две намотки L1 L2. По този знак можете да определите, че това е SEPIC конвертор.
Входното напрежение на платката може да бъде в рамките на 4 ... 35V. В този случай изходното напрежение може да се регулира в рамките на 1,23 ... 32V. Работната честота на преобразувателя е 500 kHz.С малки размери 50 x 25 x 12 mm, платката осигурява мощност до 25 вата. Максимален изходен ток до 3A.
Но тук трябва да се направи забележка. Ако изходното напрежение е настроено на 10V, тогава изходният ток не може да бъде по-висок от 2,5A (25W). При изходно напрежение от 5V и максимален ток от 3A мощността ще бъде само 15W. Основното нещо тук е да не прекалявате: или не превишавайте максимално допустимата мощност, или не надхвърляйте допустимия ток.
Едно от най-търсените устройства в работилницата на начинаещ радиолюбител е регулируемо захранване. Вече говорих за това как самостоятелно да сглобя регулируемо захранване на чипа MC34063. Но също така има ограничения и недостатъци. Първо, това е сила. Второ, липсата на индикация на изходното напрежение.
Тук ще говоря за това как да сглобим регулируемо захранване 1,2 - 32 волта и максимален изходен ток до 4 ампера с минимално време и усилия.
За да направим това, имаме нужда от два много важни елемента:
Трансформатор, с изходно напрежение до ~25...26 волта. Как да го взема и къде да го намеря, ще кажа по-нататък;
Готов модул за регулируем DC-DC преобразувател с вграден волтметър, базиран на IC XL4015.
Най-често срещаните и евтини модули, базирани на чипове XL4015и LM2956. Най-евтиният вариант е модул без цифров волтметър. За себе си купих няколко варианта на такива DC-DC преобразуватели, но най-много ми хареса модулът на базата на чипа XL4015 с вграден волтметър. За него и ще бъде обсъдено.
Ето как изглежда. Купих го от Aliexpress, ето линка. Можете да изберете подходящия за цената и модификацията чрез търсенето.
Обратната страна на дъската и страничен изглед.
Основните характеристики на модула:
Да не забравяме, че производителите обичат да надценяват характеристиките на своите продукти. Съдейки по прегледите, най-оптималното използване на този DC-DC модул е да работи с входно напрежение до 30 волта и консумация на ток до 2 ампера.
Управление на DC-DC модул.
На печатната платка на DC-DC модула има два бутона за управление и регулатор на изходното напрежение - конвенционален многооборотен променлив резистор.
Бутон за кратко натискане 1 деактивира/разрешава индикацията на волтметъра. Нещо като димер. Удобно, когато се захранва от батерия.
Кратко натискане на бутона 2 можете да превключите режима на работа на волтметъра, а именно, показване на входното или изходното напрежение на индикатора. Когато се използва заедно с батерия, можете да контролирате напрежението на батерията и да предотвратите дълбоко разреждане.
Калибриране на показанията на волтметъра.
Първо, използвайте бутон 2, за да изберете кое напрежение да се покаже на дисплея на волтметъра (вход или изход). След това с мултицет измерваме постояннотоковото напрежение (вход или изход) на клемите. Ако се различава от напрежението, показано от волтметъра, тогава започваме калибрирането.
Натискаме 3-4 секунди на 2-ри бутон. Дисплеят трябва да се изключи. Пускаме бутона. В този случай индикациите на дисплея ще се появят и ще започнат да мигат.
Освен това, чрез кратко натискане на бутони 1 и 2, намаляваме или увеличаваме стойността на изведеното напрежение на стъпки от 0,1V. Ако трябва да увеличите показанията, например от 12.0V на 12.5V, натиснете бутон 2 5 пъти. Ако трябва да намалите от 12V на 11.5V, тогава, съответно, натиснете бутон 1 5 пъти.
След като калибрирането приключи, натиснете бутон 2 за 5 секунди. В този случай показанията на дисплея на волтметъра ще спрат да мигат - калибрирането е завършено. Също така не можете да правите нищо и след 10 секунди волтметърът сам ще излезе от режима на калибриране.
За да сглобим захранването, в допълнение към самия DC / DC модул се нуждаем от трансформатор, както и от малка верига - диоден мост и филтър.
Ето диаграмата, която трябва да съберем.
(Снимката може да се щракне. При щракване върху нея ще се отвори в нов прозорец)
Ще говоря за трансформатора T1 малко по-късно, но сега нека се занимаваме с диодния мост VD1-VD4 и филтъра C1. Ще нарека тази част от веригата токоизправител. По-долу на снимката - необходимите части за сглобяването му.
Начертах оформлението на бъдещите печатни писти върху платката с маркер за печатни платки. Преди това направих скица на разположението на елементите на платката, разпръснах свързващите проводници. След това, според шаблона, той маркира местата за пробиване върху детайла. Пробива се преди мариноване в железен хлорид, защото ако пробивате след мариноване, може да останат прорези около дупките и лесно да повредят канта в близост до дупките.
След това изсуши детайла след ецване, изми защитния слой лак от маркера с бял спирт. След това отново изми и изсуши детайла, почисти медните писти с фина шкурка и калайди всички писти с спойка. Ето какво се случи.
Малко за грешните изчисления. Тъй като правеше всичко бързо и на коляно, тогава, разбира се, не беше без "косяки". Първо, направих дъската двустранна, но не беше необходимо. Факт е, че дупките не са метализирани и след това запояването на същия конектор в такава двустранна печатна платка не е лесна задача. От една страна можете да запоявате контактите без проблеми, но от другата страна на платката не можете. Така че се уморих.
Завършен токоизправител.
Вместо ключ за захранване, SA1 временно запоява джъмпер. Инсталирах входни и изходни конектори, както и конектор за свързване на трансформатор. Инсталирах конекторите въз основа на модулност и лекота на използване, така че оттук нататък да е възможно бързо и без запояване да свържете изправителния блок с различни DC-DC модули.
Като предпазител FU1 се използва готов с държач. Много удобно. И контактите под напрежение са покрити и смяната на предпазителя без запояване не е проблем. На теория е подходящ предпазител във всякакъв дизайн и тип корпус.
Като диоден мост (VD1 - VD4) използвах модула RS407 за максимален преден ток от 4 ампера. Аналози на диодния мост RS407 са KBL10, KBL410. Диодният мост може да бъде сглобен и от отделни изправителни диоди.
Тук трябва да се разбере, че самият регулиран DC-DC модул е проектиран за максимален ток от 5 ампера, но може да издържи такъв ток само ако е инсталиран радиатор на чипа XL4015, да, и за диода SS54, който е на платката, токът е 5А - максимум!
Също така, нека не забравяме, че производителите са склонни да надценяват възможностите на своите продукти и техния експлоатационен живот при такива натоварвания. Затова за себе си реших, че такъв модул може да се зарежда с ток до 1 - 2 ампера. Говорим за постоянно, дълготрайно натоварване, а не за периодично (импулсно).
В този сценарий диодният мост може да бъде избран за постоянен ток от 3-4 ампера. Това трябва да е повече от достатъчно. Нека ви напомня, че ако сглобите диоден мост от отделни диоди, тогава всеки от диодите, които съставляват моста, трябва да издържи на максималната консумация на ток. В нашия случай това е 3-4 ампера. Доста подходящи са диодите 1N5401 - 1N5408 (3A), KD257A (3A) и др.
Също така, за сглобяване, ще ви е необходим електролитен кондензатор C1 с капацитет 470 - 2200 микрофарада. По-добре е да изберете кондензатор за работно напрежение от 63V, тъй като максималното входно напрежение на DC-DC преобразувателя може да бъде до 36V или дори 38 ... 40V. Следователно е по-разумно да поставите кондензатор на 63V. Резервиран и надежден.
Тук отново си струва да разберете, че всичко зависи от това какво напрежение ще имате на входа на DC-DC модула. Ако например планирате да използвате модула за захранване на 12 волта led лента, а на входа на DC-DC модула ще има само 16 волта, тогава електролитният кондензатор може да бъде захранен с работно напрежение от 25 волта или повече.
Настроих го на максимум, тъй като планирах да използвам този модул и сглобения токоизправител с различни трансформатори, които имат различни изходни напрежения. Затова, за да не запоявам отново кондензатора всеки път, го настроих на 63V.
Като трансформатор T1 е подходящ всеки мрежов трансформатор с две намотки. Първичната намотка (Ⅰ) е мрежова и трябва да бъде проектирана за променливо напрежение от 220V, вторичната намотка (Ⅱ) трябва да произвежда напрежение не повече от 25 ~ 26 волта.
Ако вземете трансформатор, чийто изход ще бъде повече от 26 волта променливо напрежение, тогава след токоизправителя напрежението може вече да е повече от 36 волта. И, както знаем, DC-DC преобразувателният модул е проектиран за входно напрежение до 36 волта. Струва си да се има предвид и момента, че в 220V домакинска електрическа мрежа понякога има леко пренапрежение. Поради това, макар и за кратко време, на изхода на токоизправителя може да се образува доста значителен "скок" на напрежението, който ще надвиши допустимото напрежение от 38 ... 40 волта за нашия модул.
Приблизително изчисление на изходното напрежение U outслед диодния токоизправител и филтъра на кондензатора:
U изход \u003d (U T1 - (V F * 2)) * 1,41.
Променливо напрежение на вторичната намотка на трансформатора T1 (Ⅱ) - U T1;
Спад на волтажа ( Преден спад на напрежението ) на изправителни диоди - V F. Тъй като в диоден мост токът протича през два диода във всеки полупериод, тогава V Fумножете по 2. За диодния монтаж същото важи.
И така, за RS407 в листа с данни намерих този ред: Максимален спад на напрежението напредна мостов елемент при пик 3.0A- 1 волт. Това означава, че ако постоянен ток от 3 ампера протича през някой от диодите на моста, тогава върху него ще се загуби 1 волт напрежение ( на мостов елемент - за всеки елемент на моста). Тоест, ние вземаме стойността V F= 1V и, точно както в случая на отделни диоди, умножаваме стойността V Fпо два, тъй като във всеки полупериод токът протича през два елемента на диодния модул.
Като цяло, за да не си бъркате мозъците, е полезно да знаете това V Fза изправителни диоди обикновено е около 0,5 волта. Но това е с малък преден ток. С нарастването му се увеличава и спадът на напрежението. V Fв p-n прехода на диода. Както виждаме, стойността V Fс постоянен ток от 3A за RS407 монтажните диоди, той вече е 1V.
Тъй като пиковата стойност на изправеното (пулсиращо) напрежение се разпределя на електролитния кондензатор C1, крайното напрежение, което получаваме след диодния мост ( U T1 - (V F*2)) трябва да се умножи по Корен квадратенот 2, а именно √2 ~ 1.41 .
Така с тази проста формула можем да определим изходното напрежение на изхода на филтъра. Сега остава само да се намери подходящ трансформатор.
Като трансформатор използвах силов брониран трансформатор TP114-163M.
За съжаление не намерих точни данни за него. Изходното напрежение на вторичната намотка без натоварване е ~ 19,4V. Приблизителната мощност на този трансформатор е ~ 7 W. Преброено от .
Освен това реших да сравня получените данни с параметрите на трансформаторите от серията TP114(TP114-1, TP114-2,...,TP114-12). Максималната изходна мощност на тези трансформатори е 13,2 W. Най-подходящият за трансформатора TP114-163M по отношение на параметрите беше TP114-12. Напрежението на вторичната намотка в режим на празен ход е 19,4V, а под товар - 16V. Номинален ток на натоварване - 0.82A.
На мое разположение беше и друг трансформатор, също от серия TP114. Ето един.
Съдейки по изходното напрежение (~ 22.3V) и лаконичната маркировка 9M, това е модификация на трансформатора TP114-9. Параметрите на TP114-9 са както следва: номинално напрежение - 18V; номинален ток на натоварване - 0,73A.
На базата на първия трансформатор ( TP114-163M) Ще мога да направя регулируемо захранване 1,2 ... 24 волта, но това е без натоварване. Ясно е, че когато товарът (консуматорът на ток) е свързан, напрежението на изхода на трансформатора ще спадне, а полученото напрежение на изхода на DC-DC преобразувателя също ще намалее с няколко волта. Следователно този момент трябва да се вземе предвид и да се има предвид.
На базата на втория трансформатор ( TP114-9) вече ще получите регулируемо захранване за 1,2 ... 28 волта. Освен това е разтоварен.
относно изходния ток.Производителят посочва, че максималният изходен ток на DC-DC преобразувателя е 5A. Съдейки по прегледите, максимум 2А. Но, както виждате, успях да намеря трансформатори с доста ниска мощност. Следователно е малко вероятно да успея да изстискам дори 2 ампера, въпреки че всичко зависи от изходното напрежение на DC-DC модула. Колкото по-малък е, толкова повече ток може да се получи.
За всеки "пикап" с ниска мощност това захранване е подходящо с гръм и трясък. Ето захранването на "топката за смех" с напрежение 9V и ток около 100 mA.
И това вече захранва 12-волтова LED лента с дължина около 1 метър.
Има и олекотена, Lite версия на този DC-DC преобразувател, който също е сглобен на чипа XL4015E1.
Единствената разлика е липсата на вграден волтметър.
Параметрите са подобни: входно напрежение 4...38V, максимален ток 5A (препоръчително не повече от 4,5A). Реалистично е да се използва при входно напрежение до 30V, 30V с малко. Токът на натоварване е не повече от 2 ... 2,5A. Ако го натоварите по-силно, той се нагрява значително и, естествено, експлоатационният живот и надеждността намаляват.
са електронни устройства, които ви позволяват да получите изходно напрежение, различно от входното напрежение.Регулирани захранващи модули (DC-DC преобразуватели) се използват за изграждане на захранващи шини във вериги с галванична изолация. Те се използват широко за захранване на голямо разнообразие от електронни устройства, могат да бъдат намерени и в управляващи вериги, в комуникационни и компютърни устройства.
Принцип на действие
Принципът на действие се крие в самото име. DC напрежението се преобразува в AC. След това се издига или спуска, последвано от изправяне и подаване към устройството. DC-DC преобразувателите, работещи съгласно горния принцип, се наричат импулсни преобразуватели. Предимството на импулсните преобразуватели е високата ефективност: около 90%.
Видове DC-DC преобразуватели
Понижаващи преобразуватели
Изходното напрежение на тези преобразуватели е по-ниско от входното напрежение. Например, при входно напрежение 12-50 V, използвайки такива DC-DC преобразуватели, може да се получи напрежение от няколко волта на изхода.
Изходното напрежение на тези преобразуватели е по-високо от входното напрежение. Например при входно напрежение от 5 V може да се очакват напрежения до 30 V на изхода.
Също така преобразувателите на напрежение се различават по дизайн. Те могат да бъдат:
Модулна
Това е най-често срещаният тип DC-DC преобразуватели, който включва огромен брой различни модели. Преобразувателят е поставен в метален или пластмасов корпус, което изключва достъпа до вътрешни елементи.
За монтаж на печатни платки
Тези преобразуватели са проектирани специално за монтаж върху печатна платка. Те се различават от модулните по това, че нямат тяло.
Основни характеристики
Работни параметри
→ Диапазонът на входното напрежение се отнася до настройките на входното напрежение, при които преобразувателят ще работи в нормален режим в съответствие с неговата декларирана функционалност.
→ Диапазонът на изходното напрежение включва параметрите, които DC-DC преобразувателят може да изведе по време на нормална работа.
→ Коефициентът на производителност (COP) е съотношението на стойностите на входната и изходната мощност. Ефективността зависи от редица условия, но най-висока ефективност се постига при максимално допустимо натоварване. Колкото по-голяма е разликата между входното и изходното напрежение, толкова по-ниска е ефективността.
→Ограничение на изходния ток. Тази защита се предлага в повечето съвременни модели стабилизатори. Той работи по следния начин: веднага щом изходният ток достигне зададената стойност, входното напрежение спада. След като стойността на изходния ток влезе в допустимия диапазон, захранването с напрежение се възобновява.
Параметри на точност
→ Пулсиране. Дори в идеални условияса налице определени "шумове", така че е невъзможно напълно да се премахнат. Мерните единици са mV. Понякога производителят поставя "rr" до него, което означава диапазона на напрежението на пулсации - от минималния отрицателен пик до максималния положителен.
Помислете и сравнете работата на няколко регулирани преобразуватели на напрежение от различни ценови категории. Нека започнем от просто към сложно.
Описание
Този модел е евтин миниатюрен DC-DC преобразувател, с който можете да зареждате малки батерии. Максимален токмощност: 2,5 A, така че батериите с капацитет над 20 ампер-часа ще зареждат този преобразувател за дълго време.
Това устройство е най-подходящо за начинаещи, които на негова основа могат да сглобят захранване с изходно напрежение от 0,8 V до 20 V и изходен ток до 2 A. В същото време както изходното напрежение, така и изходния ток може да се регулира.
Този стабилизатор може да издържи до 5 A, но на практика, при тази текуща стойност, той ще се нуждае от радиатор. Без радиатор, стабилизаторът може да издържи до 3 A.
Функционална
Преобразувателят на напрежение XL4005 се нарича "регулируем" по причина. Има няколко корекции. Едно от най-ценните е възможността за ограничаване на изходния ток. Например, можете да зададете границата на изходния ток на 2,5 A и токът никога няма да достигне тази стойност, в противен случай веднага ще доведе до спад на напрежението. Тази защита е особено важна при зареждане на батерии.
Наличието на светодиоди също показва, че представеният стабилизатор е идеален за зареждане. Има светодиод, който светва, когато стабилизаторът е в режим на ограничаване на тока, тоест когато е активирана защитата от претоварване на изходния ток. Отстрани на дъното има още два светодиода: единият работи, когато зареждането е в ход, другият свети, когато зареждането приключи.
Струва си да се отбележи, че това е много достъпен и лесен за използване модел, който напълно отговаря на декларираната функционалност.
Сега помислете за по-скъп и функционален преобразувател, който е идеален за по-сложни и сериозни проекти.
Описание
Този модел е дигитално управляван регулируем преобразувател на долните пари. Има висока ефективност. Цифрово управление означава, че параметрите се регулират с помощта на бутоните. Самият модул може да бъде разделен на няколко части: DC-DC преобразувател, захранване на цифровата част, измервателна част и цифрова част.
Входното напрежение на това устройство е от 6 V до 32 V. Изходното напрежение се регулира от 0 V до 30 V. Стъпката за настройка на напрежението е 0,01 V. Изходният ток се регулира от 0 A до 6 A. Стъпката за настройка е 0,001 A. Ефективността на инвертора е до 92%. На трансдюсера са монтирани специални скоби за закрепване на проводниците. Също така на дъската има надписи: вход +, вход -, изход -, изход +. Силовата част е изградена на PWM контролера XL4016E1. Използва се мощен десетамперен диод MBR1060. Всичко се управлява от 8-битов микроконтролер STM8S003F3. Цифровата част има UART конектор.
светодиоди
Освен бутони и индикатор, това устройство има три светодиода.
Първият (червен, изключен) светва, когато преобразувателят подава напрежение към изхода. Вторият светодиод (жълт, CC - постоянен ток) светва, когато се задейства ограничението на изходния ток. Третият светодиод (зелен, CV - постоянно напрежение) светва, когато преобразувателят влезе в режим на ограничаване на напрежението.
Органи на управление
Органите за управление са представени от четири бутона.
Ако ги разгледаме отдясно наляво, тогава първият бутон е „OK“, вторият е „нагоре“, третият е „надолу“, а четвъртият е „SET“.
Преобразувателят се стартира с натискане на бутона "OK", като по този начин се влиза в менюто. Ако не пуснете бутона "OK", можете да видите как се променят числата: 0-1-2. Това са трите програми, които има този конвертор.
Програма "0": веднага след подаване на напрежение към входа, захранването се включва на изхода.Програма "1": позволява ви да запазите необходимите параметри.
Програма "2": автоматично показва параметрите след включване.
За да изберете желаната програма, е необходимо в момента на показване желан номеросвободете бутона OK.
Това устройство показва напрежението относително точно. Възможна грешка в напрежението +/-0,035 V, ток +/- 0,006 A. Регулирането се извършва както с еднократно натискане на бутоните, така и със задържането им.
Възможно е да се покажат параметрите на текущия ток. Когато натиснете отново бутона OK, мощността се показва на индикатора. Ако натиснете бутона "OK" отново, можете да видите капацитета, който преобразувателят е дал.
Този преобразувател е точен и мощен, той ще се справи перфектно със сериозни задачи.
Как да изберем преобразувател на напрежение
Към днешна дата на пазара има голям брой модели различни DC-DC преобразуватели. Най-популярните сред тях са импулсните преобразуватели. Но изборът им е толкова голям, че е лесно да се объркате. На какво трябва да обърнете специално внимание?
♦ Ефективност и температурен диапазонНякои инвертори изискват радиатор, за да работят правилно и да достигнат рекламираната си мощност. В противен случай, въпреки че устройството е в състояние да функционира, неговата ефективност спада. Като правило съвестният продавач посочва тази точка в бележки и бележки под линия, които не бива да се пренебрегват.
♦ Температура на запояване на SMD преобразуватели
Тази информация обикновено се посочва в техническата документация.
И въпреки че конвенционалният чип трябва да издържа на температури до 280 ° C, по-добре е да се изясни тази точка.♦ Размери на конвертора
Един малък преобразувател не може да има много висока мощност. И въпреки че съвременните технологии продължават да се усъвършенстват, техните възможности не са неограничени. Преобразувателят се нуждае от определени размери, за да поддържа компонентите хладни и да издържат на натоварването.
Към днешна дата има огромен брой различни миниатюрни регулируеми преобразуватели, със и без индикация, със и без допълнителни функции и програми. Такива DC-DC преобразуватели могат да се използват за различни цели, в зависимост от въображението на разработчика. Съвременни технологииви позволяват да комбинирате мощност, точност, миниатюризация и достъпна цена.
Тони Армстронг Превод: Павел Башмаков [защитен с имейл]уебсайт Владимир Рентюк
Въведение
Техническата политика на производителите на телекомуникационно оборудване, като отговор на изискванията на пазара, е насочена към постоянно повишаване на производителността и ефективността на техните системи, както и подобряване на тяхната функционалност и общи технически характеристики. В същото време остават актуални въпросите за намаляване на общата консумация на енергия на произвежданите системи. Например, типично предизвикателство е да се намали общата консумация на енергия чрез пренасочване на работния процес и преместване на натоварването към недостатъчно използвани сървъри, което позволява някои от освободените в момента сървъри да бъдат изключени. За да се изпълнят тези изисквания, е необходимо да се знае консумацията на енергия на оборудването на крайния потребител. По този начин една правилно проектирана система DPSM (цифрова система за управление на захранването) може да предостави на потребителя данни за консумацията на енергия, което спомага за внедряването на интелигентни или, както се казва, "интелигентни" решения за управление на общата консумация на енергия.
Основното предимство и полза от използването на технологията DPSM е да се намалят разходите за разработка и да се намали времето за пускане на пазара за крайния продукт. Сложни системи с множество шини могат да бъдат ефективно създадени с помощта на цялостна среда за разработка с интуитивен графичен потребителски интерфейс (GUI - графичен потребителски интерфейс). В допълнение, такива системи опростяват тестването и отстраняването на грешки на устройството, което прави възможно да се правят промени директно чрез графичния интерфейс вместо запояване на джъмпери. Друго предимство е прогнозирането на аварии на електроенергийната система и въвеждането на превантивни мерки, което става възможно благодарение на наличието на телеметрични данни в реално време. Може би от особено значение тук е, че цифрово управляваните DC/DC преобразуватели позволяват на дизайнерите да проектират „зелени“ енергийни системи, които осигуряват необходимата производителност с минимална консумация на енергия в точките на натоварване. Освен това ползите вече съществуват на нивото на инсталиране на такива системи, намалявайки разходите за инфраструктура и общите разходи за използване на системата през целия живот на продукта.
Повечето телекомуникационни системи се захранват от 48V шина, която след това обикновено се понижава до междинно напрежение на шината, обикновено в диапазона от 12V до 3.3V, което директно захранва платките в стелажите на системата. Въпреки това повечето спомагателни вериги или микросхеми на платките трябва да работят при напрежения в диапазона от 1 до 3,3 V при токове от десетки милиампера до стотици ампера. В резултат на това DC/DC преобразувателите, използвани в технологията Point-of-Load (POL) трябва да намалят напрежението на междинната шина до напрежението, изисквано от тези спомагателни вериги или микрочипове. Тези шини имат много строги изисквания за последователност, точност на напрежението, маржиране и контрол (обикновено използвайки функция за надзор).
В телекомуникационните системи има до петдесет различни POL шини и системните дизайнери се нуждаят от лесен начин за управление на тези шини, както по отношение на изходното напрежение, така и по отношение на последователността (опашката) на тяхното включване и нивото на максималното допустим ток на натоварване. Например, някои процесори изискват техните I/O портове да бъдат захранвани, преди да се приложи напрежението на основното ядро. Други решения, по-специално DSP (на английски DSP - Digital Signal Processor, цифров сигнален процесор), осигуряват захранване на основното му напрежение дори преди напрежението да пристигне на входните/изходните портове. Задължително условие е и спазването на определена процедура за освобождаване на напрежението при изключване на захранването. За да опрости дизайна по отношение на управлението на захранването, системният дизайнер се нуждае от лесен начин да направи всички необходими промени за оптимизиране на производителността на системата, като същевременно поддържа специфичната необходима конфигурация на всеки от своите DC/DC преобразуватели.
Освен това, за да отговарят едновременно на изискванията за всички многобройни захранващи шини на платките и да намалят площта на самите платки, системните дизайнери трябва да имат сравнително прости преобразуватели на напрежение, тъй като на обратна странаплатки, не можете да поставяте преобразуватели на напрежение с височина повече от 2 мм, което се дължи на плътността на монтаж, ако се извършва в стелажни стелажи. Следователно професионалистите наистина се нуждаят от такова пълно захранване в малък форм-фактор.
Решение
μМодулкомпаниите представляват цялостна завършена т. нар. система в пакет - SiP (на английски SiP - System in a Package). Използването на такава конструкция минимизира времето за проектиране и ви позволява да намалите площта на печатните платки и да увеличите плътността на оформлението.
DC/DC преобразуватели μМодуле цялостно решение за управление на захранването с интегриран контролер, силови транзистори, входни и изходни кондензатори, компенсационни вериги и индуктори (дросели), поместени в компактни BGA или LGA пакети за повърхностен монтаж. Проектирането с DC/DC преобразуватели като μModules може значително да намали времето за изследвания и разработки. По този начин времето, необходимо за завършване на процеса на проектиране, в зависимост от сложността на дизайна, може да бъде намалено с до 50%. Семейството μModule освобождава разработчика от тежкото бреме на избора на компоненти, оптимизирането и прототипирането на устройства, като намалява цялостното време за разработка на системата и отстраняване на неизправности и в крайна сметка ускорява времето за излизане на пазара.
Решения на базата на DC/DC преобразуватели μМодулот компанията линейна технология,проектиран в компактен, подобен на IC форм-фактор, който интегрира всички ключови компоненти и обикновено се използва за замяна на захранвания на дискретни компоненти, сигнални вериги и изолирани конструкции. Благодарение на щателния контрол и стриктните тестове от компанията Линейна технология DC/DC преобразуватели от семейството μМодулТе се отличават с висока надеждност, а широката гама от налични продукти улеснява избора им за оптимизиране на дизайна и поставянето на преобразуватели на конкретна печатна платка.
Семейство продукти μМодулпокрива най-широк спектър от приложения, включително PoL модули, устройство за зареждане, LED драйвери, ИС за управление на захранването (PMBus цифрово управлявани захранвания) и изолирани преобразуватели. Линейни преобразуватели μМодулПроектиран за енергийни приложения, можете да намалите времето за проектиране и да разрешите ограниченията на пространството, осигурявайки висока ефективност, надеждност и, за някои продукти, решения с повече ниско нивоизлъчвани електромагнитни смущения, които отговарят на изискванията на EN55022 клас B.
Ориз. 1. Източници с нисък профил от диапазона μModule (височина по-малка от 2 mm) могат да бъдат поставени от двете страни на печатната платка
Тъй като поради повишената сложност на системата всички нейни съставни структурни елементи се оказват разпръснати, а самите цикли на проектиране са възможно най-кратки, въпросът за интелектуалната собственост на такава система като цяло излиза на преден план. Това често означава, че разработването на енергийна система не може да бъде изоставено и да изчака целия цикъл на проектиране да бъде завършен. С малко време и много ограничени ресурси, дизайнерите на енергийни системи често са изправени пред предизвикателството да създадат най-последователната и високоефективна енергийна система, като същевременно заемат минимално пространство на печатни платки. За решаването на точно такива проблеми бяха създадени захранвания от линията μModule, съчетаващи високата ефективност на импулсен преобразувател и лекотата на използване на LDO.
Чист дизайн, правилно оформление на печатни платки, внимателен подбор на компоненти - всичко това е неразделна и отнемаща време задача в дизайна ефективна системахранене. Когато времето е изключително ограничено или няма достатъчно опит в създаването на такива системи, готови модулни захранвания от линията μModule ще ви помогнат да спестите време и да елиминирате риска от забавяне на проекта.
Като пример, нека вземем супер-компактен импулсен DC / DC регулатор на напрежение -. Това е двуканален 2.5A на канал/едноканален 5A buck регулатор в микромодуларен дизайн в малък, супер тънък 6.25mm x 6.25mm x 1.82mm LGA пакет. Профилът на този източник е съизмерим с профила на стандартен керамичен кондензатор в пакета 1206, което ви позволява да поставите този източник както от горната, така и от долната страна на печатната платка, което значително намалява отпечатъка, което е особено важно за Платки с формат PCIe и типове свързване на мецанин (фиг. 1) ).
DC/DC преобразуватели от семейството μМодулфирми Линейна технологияса също решение, което осигурява едновременно висока изходна мощност и DPSM функционалност.
Таблица. Списък на нископрофилни модулни DC/DC захранвания от Linear Technology
Тъй като много стабилизатори на напрежението от семейството μМодулза високи токови натоварвания могат да бъдат свързани паралелно и с висока точност на съответствие в разпределението на тока (в рамките на номинално отклонение от 1% един от друг), това намалява риска от горещи точки. Освен това е достатъчно само един от свързаните регулатори на напрежението μМодулпредоставя възможност за внедряване на DPSM функционалност и той е този, който е в състояние да осигури пълен цифров интерфейс, дори ако други μModule устройства, свързани паралелно, не могат да реализират функцията DPSM. На фиг. 2 показва схемата за решението 180 A плюс реализацията на функцията DPSM за PoL технологията. Това решение е базирано на един модул LTM4677(μМодулен регулатор на напрежение с функция DPSM до 36 A), свързан паралелно с три LTM4650 (μМодулен регулатор на напрежение до 50 A без функция DPSM).
Ориз. 2. Комбинацията от един LTM4677 DPSM μModule и три регулатори на напрежение от семейство LTM4650 μModule ви позволява да внедрите захранване с изходно напрежение 1 V и ток от 186 A от входна междинна шина с номинално входно напрежение 12 V
Заключение
С възможностите за DPSM и ултра-тънките профили, дизайнерите на захранване могат лесно да отговорят на изискванията за проектиране на съвременните комуникационни системи и да доставят висока изходна мощност от 1V за захранване на най-новите интегрални схеми. със специално предназначение(ASIC) на базата на под-20nm процесна технология, GPU ядра и FPGA. Когато е монтиран върху печатна платка, LTM4622 използва оптимално пространството в долната част на печатната платка със своя ултра тънък профил. Разбира се, подобно решение не спестява значително скъпо място на платката, но намалява общите изисквания за охлаждане поради по-голямата ефективност.
В заключение бих искал да ви напомня, че използването на регулатори на напрежението от семейството μModule има смисъл в онези области, където значително намалява времето за отстраняване на грешки и помага за по-ефективното използване на зоната на печатни платки. Резултатът е намалени инфраструктурни разходи, както и пълна собственост през целия живот на крайния продукт.
Образци и инструменти за отстраняване на грешки могат да бъдат заявени на адрес
Сигурно мнозина помнят моята епопея с домашно приготвена лабораторен блокхранене.
Но многократно ме питаха нещо подобно, само че по-просто и по-евтино.
В този преглед реших да покажа алтернатива на просто регулируемо захранване.
Влезте, надявам се да ви хареса.
Отлагах този преглед дълго време, тогава нямаше време, това настроение, но сега ръцете ми го стигнаха.
Това захранване има малко по-различни характеристики от.
Основата на захранването ще бъде цифрово управлявана DC-DC преобразувателна платка.
Но всичко има своето време и сега всъщност няколко стандартни снимки.
Кърпичката беше в малка кутия, не много по-голяма от кутия цигари. 
Вътре, в две торби (пъпчиви и антистатични) беше героинята на този преглед, платката на конвертора. 
Платката има доста прост дизайн, захранваща секция и малка платка с процесор (тази платка е подобна на платка от друг, по-малко мощен преобразувател), бутони за управление и индикатор. 
Характеристики на тази платка
Входно напрежение - 6-32 Волта
Изходно напрежение - 0-30 Волта
Изходен ток - 0-8 ампера
Минималната дискретност на настройката/показването на напрежението е 0,01 волта
Минималната дискретност на инсталацията \ показване на тока - 0,001 Ампер
Също така, тази платка може да измерва капацитета, който се дава на товара и мощността.
Честотата на преобразуване, посочена в инструкциите, е 150KHz, според листа с данни на контролера е 300KHz, измерената е около 270KHz, което е забележимо по-близо до параметъра, посочен в листа с данни.
На основната платка са поставени силови елементи, PWM контролер, захранващ диод и индуктор, филтърни кондензатори (470uF x 50 Volts), PWM логика и контролер на мощността на операционния усилвател, операционни усилватели, токов шунт, както и входни и изходни клемни блокове. 
Отзад на практика няма нищо, само няколко силови писти. 
Допълнителната платка има процесор, логически чипове, 3.3 волта стабилизатор за захранване на платката, индикатор и бутони за управление.
процесор -
Логика - 2 бр
Стабилизатор на мощността - 
Има 2 операционни усилвателя, инсталирани на захранващата платка (същите операционни усилватели са в ZXY60xx)
PWM контролер на мощността на самата платка за регулиране 
Микросхемата действа като захранващ PWM контролер. Според листа с данни това е 12 Amp PWM контролер, така че тук той не работи на пълен капацитет, което е добра новина. Въпреки това си струва да се има предвид, че е по-добре да не превишавате входното напрежение, това също може да бъде опасно.
Описанието за платката показва максималното входно напрежение от 32 волта, ограничението за контролера е 35 волта.
В по-мощните преобразуватели се използва нискотоков контролер, който управлява мощен полеви транзистор, тук всичко това се извършва от един мощен PWM контролер.
Извинявам се за снимките, не успях да постигна добро качество. 
Инструкциите, които намерих в интернет, описват как да влезете в сервизния режим, където можете да промените някои параметри. За да влезете в сервизния режим, трябва да включите захранването, докато натискате бутона OK, цифрите 0-2 ще се превключват последователно на екрана, за да превключите настройката, трябва да освободите бутона, докато се показва съответният номер.
0 - Разрешаване на автоматично подаване на напрежение към изхода при подаване на захранване към платката.
1 - Активиране на разширения режим, който показва не само ток и напрежение, но и капацитет, прехвърлен към товара и изходна мощност.
2 - Автоматично изброяване на дисплея на измерване на екрана или ръчно.
Също така в инструкциите има пример за запомняне на настройките, тъй като платката може да зададе границата за настройка на тока и напрежението и има памет за настройка, но аз не се качих в тези джунгли.
Също така не докоснах контактите за UART конектора, разположен на платката, защото дори и да има нещо там, все още не намерих програмата за тази платка.
Резюме.
професионалисти.
1. Доста богати функции - настройка и измерване на ток и напрежение, измерване на капацитет и мощност, както и наличие на автоматичен режим на подаване на напрежение към изхода.
2. Обхватът на изходното напрежение и ток е достатъчен за повечето любителски приложения.
3. Изработката не е толкова добра, но без явни недостатъци.
4. Компонентите са инсталирани с марж, ШИМ за 12 ампера при декларирани 8, кондензатори за 50 волта на входа и изхода, при декларираните 32 волта.
Минуси
1. Екранът е много неудобно направен, може да показва само 1 параметър, например -
0,000 - Текущи
00.00 - Напрежение
P00.0 - Мощност
C00.0 - Капацитет.
В случай на последните два параметъра точката е с плаваща запетая.
2. Въз основа на първата точка, доста неудобно управление, valcoder наистина няма да навреди.
Моето мнение.
Доста прилична платка за изграждане на просто регулирано захранване, но е по-добре и по-лесно да използвате готово захранване.
Хареса рецензията
+123
+268
