Микросхема xl4015e1 схема включения: Импульсный стабилизатор на микросхеме XL4015

Преобразователь напряжения на микросхеме XL4015

Многим из нас известна проблема подключения радиостанций от источника постоянного повышенного напряжения, например, в грузовиках. Бортовая сеть в 24 вольта не позволяет запитать радиостанцию рассчитанную на напряжение 13,8В. Исключение составляют несколько моделей разных производителей оснащенные встроенным преобразователем, а как же быть остальным?

Спрос рождает предложение и на рынке существует масса преобразователей 24/12 на любой вкус, цвет и кошелек. Рассчитанные на разную мощность.

Все они, как правило, собраны по линейной схеме на нескольких транзисторах типа КТ819 или подобных импортных. В работе такие преобразователи не шумят, но выделяют довольно приличное количество тепла, поэтому их корпуса, представляют из себя большие радиаторы.

КПД таких преобразователей не высок.

Второй тип преобразователей, это преобразователи на основе широтно-импульсной модуляции (ШИМ) собранные на микросхемах типа LM2596, LM2587.

Для тех, кто не знает, ШИМ, это управление средним значением напряжения на нагрузке путём изменения скважности импульсов, управляющих ключом. Такие преобразователи, выполненные на одной микросхеме отличаются компактными размерами, высоким КПД и как следствие, низким тепловыделением.

Однако мощность таких малогабаритных устройств не высока, в среднем, около 20-25 ватт, что вполне достаточно для питания стандартной, не турбированной радиостанции. К примеру, подобный импульсный преобразователь используется в радиостанции TTI TCB-551N.

Преобразователь из нашего обзора построен на китайской микросхеме XL4015. Распиновка, принципиальная схема работы и включения ниже.

А выглядит само устройство в собранном виде вот так.

Поставляется преобразователь вместе с радиатором который можно приклеить на микросхему.

Это, действительно, очень маленький преобразователь который можно даже разместить внутри корпуса радиостанции.

Описание

Диапазон входных напряжений, при которых схема работает стабильно от 8 до 36 вольт. Выходных от 1,25 до 32. Выходное напряжение не может быть выше входного! Если преобразователь настроен, к примеру, на 25 вольт выходного напряжения, то при подаче на вход 20 вольт, на выходе получим те же самые 20 вольт. А при подаче на вход 30 вольт, на выходе будет уже 25. Или, если, например, преобразователь настроен на выходное напряжение 3 вольта, то при любых входных напряжениях от 8 до 36 вольт, на выходе будет 3 вольта. В действительности, схема вполне способна запускаться и от 4 вольт входного напряжения, но на нагрузке параметры выходного напряжения могут быть не стабильны. Однако проверить это у меня возможности не было. У XL4015 также присутствует защита от короткого замыкания. Нестабильность выходного напряжение +/- 0,01В. Настраивается напряжение многооборотным переменным резистором, который образует делитель для управления выходным напряжением.

Вход

Выход

Поскольку для преобразования напряжений используется широтно-импульсная модуляция с частотой 180 кГц (в действительности около 190кГц), такой преобразователь способен создавать помехи которые вполне могут помешать приему. Однако на практике какого-либо значительного влияния не замечено. Если вы решили встроить такой преобразователь в свою станцию постарайтесь расположить его подальше от входных цепей приемника и ГУНа, плюс желательно его еще  и экранировать.

Измерения

Импульсы на выходе XL4015

Спектр на выходе  XL4015

Запитаем радиостанцию от преобразователя. В качестве нагрузки выступила MegaJet MJ-600 Plus.

Пульсации напряжения после LC фильтра + спектр (БПФ). Ток который потребляет радиостанции в режиме приема ~250мА.

Пульсации напряжения после LC фильтра + спектр (БПФ). Ток который потребляет радиостанции в режиме передачи ~1,8А. В спектре выделен пик, наводка от работы выходного каскада радиостанции.

Как видим, по низкой частоте все более-менее чисто, посмотрим, что творится на рабочих частотах микросхемы. На рабочей частоте 190кГц присутствует заметный звон от дросселя, около 3,5В, который по идее может служить причиной снижения чувствительности радиостанции в рабочем диапазоне, но по факту такого эффекта замечено не было.

На основании вышеописанного, можно сделать вывод, что для питания радиостанции такой преобразователь, в первом приближении, вполне подходит. Пульсации напряжение на выходе фильтра преобразователя не проникают в цепи питания радиостанции, а шум от ШИМа не оказывает сколько-нибудь значительного влияния на входные цепи приемника.

Температурный режим

В процессе работы преобразователь нагревается. Причем не сама микросхема, на которую производитель позволяет приклеить радиатор, а дроссель в фильтре. Примерно до 60-65 градусов.

Итог

Преобразователь работал у меня на столе в течении суток понижая 27 вольт от лабораторного источника питания до 13,8 вольт необходимых для работы радиостанции. Никаких аномалий в работе устройства не обнаружено. Уровень шумов и пульсаций на выходе преобразователя не превышает уровней необходимых для корректной работы аппаратуры связи.

Покупались эти преобразователи, как и почти вся электроника из Китая на AliExpress. Ссылка на проверенного продавца.

Всем удачи, 55, 73!

Понижающий преобразователь с токограничением или зарядка на 5А

На этот раз полноценного тестирования не получилось ввиду выхода устройства из строя 🙁
Представляет собой понижающий преобразователь напряжения с дополнительной функцией регулируемого токоограничения и контроля. Это может быть полезно не только для зарядки аккумуляторов, но и для защиты от перегрузки и КЗ.

Заявленные технические характеристики:
Размер: 50*26*11 (l * W * h) (мм)
Рабочая температура:-40° до + 85°
Регулирование напряжения: ± 2.5% (вероятно имелась в виду точность поддержания)
Регулировка нагрузки: ± 0.5% (вероятно имелась в виду точность поддержания)
Пульсация выходного сигнала: 20мВ
Частота переключения: 300 кГц
Эффективность преобразования: до 95%
Выходной ток: регулируемый максимально 5А
Выходное напряжение: 0. 8 В-30 В
Входное напряжение: 5 В-32 В
Не синхронное выпрямление

Собран на базе XL4005E1 от XLSEMI, которая по параметрам выгодно отличается от популярной LM2596S

www.xlsemi.com/datasheet/XL4005%20datasheet.pdf

На сдвоенном операционном усилителе LM358 собрана схема регулируемого токоограничения и компаратор для индикации окончания заряда.

Реальная принципиальная схема устройства

Выходное напряжение регулируется в пределах от 0,8В до почти входного.
Точность установки малых напряжений (менее 3В) невысока — слишком резко оно меняется при вращении подстроечника. Если необходима высокая точность установки малых выходных напряжений — придётся заменить подстроечник 10кОм на меньший номинал:
1,0кОм — 1,4-3,5В
1,5кОм — 1,4-5В
2,2кОм — 1,4-7В

Выходной ток регулируется в пределах от 0,03А до 5,5А
В качестве датчика тока применён шунт на базе резистора SMD 2512 0,05Ом.

Очень часто производители в качестве шунта используют печатную дорожку, что является плохим тоном (ток плавает с нагревом).
Подключение входа и выхода универсальное — клеммник + контакты под пайку.
Имеются дополнительные контакты блокировки работы преобразователя.

Отдельно стоящий красный светодиод показывает работу в режиме ограничения тока. Синий светодиод показывает режим заряда аккумулятора, красный рядом с ним — режим окончания заряда (уменьшение тока до 10% от уставки).

Дроссель явно сделан не под этот преобразователь, т.к. не тянет 5А, намотан в один провод и имеет повышенную индуктивность (40мкГн). Скорее всего это дроссель для преобразователя на LM2596S (3А 150кГц).
Реальная ёмкость конденсаторов 470мкФ оказалась 360мкФ, ESR довольно плохой 0,10 Ом, однако дополнительная керамика должна помочь уменьшить выходные пульсации.
Ещё одна особенность: падение напряжения на шунте не компенсировано, т.е. выходное напряжение немного зависит от нагрузки — на максимальном токе 5А выходное напряжение снижается на 0,25В

Естественно китайцы не смогли не накосячить в схеме 🙂
1. При установленном напряжении менее 1,4В некорректно работает схема токоограничения, т.к. операционник уже не может корректировать напряжение на управляющем входе XL4005E1. Решение — добавить сопротивление 200 Ом последовательно с подстроечником. Также, при малом выходном напряжении перестаёт светиться синий светодиод.
2. Напряжение с шунта идёт на входы операционников напрямую без токоограничивающих резисторов. Это может привести к кратковременному повышению напряжения на их входах свыше 5В при замыкании выхода. Решение — добавить резистор 10кОм в разрыв между входами ОУ и шунтом.
3. Уменьшить индуктивность дросселя, просто отмотав с него 6 витков.
После всех доработок схема получается такая:

Проверку производил при входном напряжении 12,5В и выходном напряжении 5В.
На выходном токе 3A XL4005 разогрелась до 65ºС, дроссель до 91ºС, нагрев в допустимых пределах
На выходном токе 4A А XL4005 разогрелась до 82ºС, дроссель до 106ºС, нагрев слишком велик
На выходном токе 5A XL4005 разогрелась до 97ºС, дроссель до 132ºС, быстро перегреваются все силовые элементы включая даже шунт и конденсаторы.
Через 3 минуты такой работы, ток пропал и тестирование пришлось прекратить. Ну, думаю, хорошо, заявленная термозащита XL4005 сработала, но после остывания преобразователь не заработал 🙁 Остальные элементы не пострадали. Видимо, не стоило максимально нагружать преобразователь без дополнительного радиатора.
Надеюсь, это дефект конкретного экземпляра, а не всей партии.
Преобразователь в дальнейшем буду ремонтировать, как придут заказанные микросхемы.

Претензий продавцу не предъявлял.

Вывод: интересная железка, но заявленный ток 5A совершенно не держит, необходимо ограничиться током не более 2,5-3A

DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.

Сегодня я напишу не только о товаре, который я тестировал, а и о том, как иногда бывает, когда планируешь одно, а выходит почему то совсем другое.
В общем кому интересно, прошу под кат.

Недавно коллега ksiman выкладывал обзор «половинки» этого преобразователя, той же платки, только без устройства индикации, потому отчасти эти обзоры дополняют друг друга.
В комментариях я упомянул о том, что также планирую сделать обзор на эту плату. В обзоре писалось, что все закончилось не очень хорошо (а вернее совсем плохо). У меня также все было не очень гладко, хотя закончилось лучше, но об этом чуть позже, а пока перейду к обзору своего варианта этого DC-DC преобразователя.

В общем увидел я такой себе мелкий DC-DC преобразователь и захотел пощупать, что он из себя представляет. Заказал на обзор, через некоторое время получил, но как то некогда было с ним разбираться и я в общем пока отложил его.

Через некоторое время дошли у меня наконец то руки, сделал некоторое количество фотографий, ощупал, осмотрел.
Пришел он в небольшом запаянном пакете.

DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Сам по себе небольшой, размером меньше спичечного коробка.
При этом производитель заявляет следующие характеристики:
Input voltage: 5V-30V
Выходное напряжение: 0.8V-29V
Выходной ток: максимум 5A (Требуется радиатор при токах более 3A)
КПД преобразования: 95% (максимум)
Частота преобразования: 300KHz
Выходные пульсации: 50mV (максимум)
Рабочая температура: -40℃ to +85℃
Размер: 51 x 26. 3 x 114DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
По бокам находятся разъемы для подключения к блоку питания и к нагрузке.
Сборка аккуратная, тут ничего плохого точно не скажу.DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Сверху находятся два подстроечных резистора, один регулирует ток, второй соответственно напряжение.
Ток регулируется в диапазоне 0.06-5.5 Ампера.
Напряжение в диапазоне 0.82-30 Вольт
Также около подстроечных резисторов находится красный светодиод индикации перехода в режим стабилизации тока.DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Обратная сторона платы можно сказать «голая», присутствует только шунт в виде резистора сопротивлением 50мОм.
Кстати сразу замечу, что в устройствах такого типа, где тепло с микросхемы отводится на плату, для лучшей передачи тепла вообще принято делать много переходов с металлизацией между сторонами платы. Здесь этого, к сожалению, не сделано. Потому установка радиатора с обратной стороны неэффективна. DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Как я выше писал, состоит преобразователь из двух плат. DC-DC преобразователь ничем не отличается от преобразователя из вышеуказанного мною обзора. Отличие этих двух модификаций в том, что к моему была прицеплена плата индикации.
Причем подключается она через монтажные стойки.
Левые две — вход платы преобразователя, правые соответственно к выходу.
Такое подключение позволяет контролировать напряжение на выходе и измерять протекающий ток.
Конструкция получается весьма удобной и простой.DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Преобразователь собран с использованием ШИМ контроллера XL4005E1. Это ШИМ контроллер рассчитанный на 5 Ампер выходного тока и входное напряжение до 32 Вольт.
Судя по даташиту весьма неплохая микросхема, но как показала практика, весьма «нежная».
Также стоит отметить диод SK86, судя по даташиту он имеет максимальный ток в 8 Ампер. Если честно, мне непонятно как он может рассеивать мощность, которая на нем выделяется при таком токе.
Но в любом случае производитель поставил довольно мощный диод, частенько ставят что нибудь похуже.DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
На этом фото видно часть, отвечающую за регулировку ограничения тока и индикации окончания заряда (справа видно два небольших светодиода).
Схему блока питания можно увидеть в обзоре коллеги Ksiman-а, за что ему большое спасибо :)DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Сверху расположены два индикатора.
Верхний, синего цвета, отображает выходное напряжение, до 10 Вольт отображает в формате 1.23, выше 10 Вольт- 23.4. Последний разряд отображает символ — V
Нижний индикатор, красного цвета, отображает выходной ток в формате 1.23, последний разряд отображает символ — А.
Слева присутствует разъем RX-TX. Это была одна из причин, почему я заказал эту плату, хотелось попробовать подвязать ее к компьютеру, но увы, ничего не вышло 🙁
Назначение правого разъема мне вообще непонятно.DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Плата собрана скажем так, на троечку, вроде и нормально, но явно видна некоторая неаккуратность.DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
На плате установлены:
Микроконтроллер 8s003f3p6
Сдвиговый регистр 74hc164 для управления индикатором
Предположительно операционный усилитель sgm8592y
Стабилизатор напряжения 7130HDC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
А вот теперь небольшой нюанс. Это вторая плата, первая умерла смертью храбрых в ходе тестирования и подготовки обзора. Я не могу сказать точно от чего она умерла, но выглядело это так — Входное напряжение около 28-29 Вольт, к выходу прицеплен резистор 10 Ом, я плавно повышаю напряжение на резисторе при помощи подстроечного резистора платы, потом небольшой щелчок и на выходе входное напряжение, пробой силового транзистора.
Возможно брак, возможно какие то пульсации или еще что то, но я бы не советовал задирать сильно входное напряжение, хотя по даташиту и указано 32 Вольта и максимальное 35 Вольт.
Лучше ограничить на уровне 25-27 Вольт.
После этого я заказал вторую плату, так как по подготовке к обзору было сделано уже довольно много.

При первом включении плата настроена на выходное напряжение около 5 Вольт. Ток около 1 Ампера.
На фото плата подключена к 24 Вольта блоку питания из моего недавнего обзора.
Если выкрутить подстроечный резистор регулировки напряжения на максимум, то выходное напряжение на холостом ходу равно входному.

DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Особо расписывать по плате вроде и нечего, потому перейду к тестированию.
В тестировании будут принимать участие:
Обозреваемая плата.
Блок питания на 24 Вольта.
Бесконтактный термометр
Осциллограф
Электронная нагрузка
Ручка и бумажка :)DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Методика тестирования была такой:
Измерялся нагрев и пульсации выходного напряжения при следующих установленных напряжениях 5-10-15-20 Вольт, при каждом напряжении задавались токи нагрузки 1-2-3 Ампера.
Сначала измерялись характеристики при 5 Вольт, под током 1-2-3 Ампера, с интервалом 10 минут, после этого плата остывала до комнатной температуры и цикл повторялся, но уже со следующим напряжением. Итого вышло 12 измерений.
Проблем добавляла динамическая индикация, приходилось делать кучу снимков чтобы потом выбрать такой, на котором видно максимальное количество разрядов индикатора. Вообще индикация имеет довольно низкую частоту переключения разрядов, мерцание немного но заметно.
Первая проверка на холостом ходу, пульсации практически отсутствуют.
Делитель щупа осциллографа стоит в положении 1:1.DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Дальше как я и описывал.
1. 5 Вольт 1 Ампер
2. 5 Вольт 2 АмпераDC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
3. 5 Вольт 3 Ампера
4. 10 Вольт 1 АмперDC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
5. 10 Вольт 2 Ампера
6. 10 Вольт 3 АмпераDC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
7. 15 Вольт 1 Ампер
8. 15 Вольт 2 АмпераDC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
9. 15 Вольт 3 Ампера
10. 20 Вольт 1 АмперDC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
11. 20 Вольт 2 Ампера
12. 20 Вольт 3 АмпераDC-DC преобразователь, как это иногда бывает.

Весь цикл проверки занял около 3.5 часа.
Полученные температурные режимы:
Контролировалась температура ШИМ контроллера, диода, дросселя и выходного конденсатора.
Когда испытывал, то решил проверять на 3 Ампера, как было написано на странице магазина, решил что спалю, так спалю, будет пара таких лежать. Но эксперимент показал, что преобразователь вышел и микруха не ушла в защиту, максимально достигнутая температура у ШИМ контроллера была 110.2 градуса.DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
На фото выше вы можете увидеть заводской блок питания на 24 Вольта. Но так как была эпопея с перезаказом платы, то как вы понимаете, заниматься я начал этим устройством довольно давно, и заводского блока питания у меня в наличии еще не было, потому пришлось делать самому.
Да и заводской БП по моим прикидкам не очень лез в выбранный мною корпус, хотя гораздо проще использовать именно заводской.
БП моей конструкции я уже описывал в одном из обзоров, это та же плата, но некоторые элементы установлены большемощнее. Если интересно, то могу выложить схему здесь со всеми изменениями.
Мысли в слух, может стоит заняться производством конструкторов…..:)

Подготовил для сборки такой себе «конструктор» 🙂

DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Так как изначально я все таки рассчитывал на примерно 25-28 Вольт и 3 Ампера, то БП делал с запасом, Ватт на 90-100. А так как один из ключевых элементов, габарит которого напрямую зависит от мощности, это трансформатор, то и его выбрал с запасом.
Правда плата не была рассчитана под такой размер, но с некоторыми ухищрениями я его таки всунул :)DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Вышел такой себе аккуратный трансформатор.DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Еще одной из проблем было то, что мне надо в районе низковольтной части добиться минимальной толщины, чтобы элементы блока питания не мешали плате преобразователя.
Из-за этого часть элементов пришлось положить.
Плата получилась немного некрасивой, но все элементы соответствуют расчетной мощности, мне это было главнее.
Радиатор выходного диода представлял собой алюминиевую пластинку, стоящую вдоль длинной стороны, для безопасности я изолировал его в районе расположения оптрона обратной связи.
На этом фото его еще нет.
Радиатор ШИМ контроллера отрезан из специального профиля (покупал как то с метр, плата страссирована под два типа радиаторов)DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Блок питания получился габаритами гораздо больше чем плата преобразователя.DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Но и тут не все было просто.
Часть элементов у меня была в наличии, как у любого запасливого радиолюбителя, а часть элементов надо было купить.
В список покупок попала и микросхема ШИМ контроллера.
Программа расчета импульсного БП рекомендовала мне использовать TOP249. Но как то так совпало, что магазин, где я обычно покупаю, был закрыт и я пошел в другой, но там 249 не было, но был 250, он немного мощнее. Я подумал что ничего страшного, куплю.
Когда произвел первое включение БП, то не подавал признаков жизни, вообще.
Единственное что было, это напряжение 5 Вольт на управляющей ноге ШИМ контроллера, оно там и должно быть, но ШИМ контроллер не стартовал.
Так как я собрал довольно много разных блоков питания, то прекрасно знал, что вся остальная схема в полном порядке, да и при непорядках в остальной части ведет она себя по другому, делая попытки запуска. Но здесь было тихо.
Порывшись в запасах, я нашел ШИМ контроллер послабее, TOP247, поставил его и БП завелся с пол пинка.
Получается что купил подделку. Если есть кто то из Харькова, то могу сказать где НЕ надо покупать.
Причем фейковая микруха имеет лазерную маркировку, а нормальная — маркировку краской.DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
В общем поборов очередную проблему я приступил к дальнейшей сборке.
Собрал в кучку все необходимое, клеммы, переменные резисторы и ручки к ним, провода, выключатель питания. DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Резистор регулировки напряжения подключается двумя проводами, тока — тремя.
Так как вышепроведенный эксперимент показал, что плата не дает нормально даже 3 Ампера, то я решил сделать ограничение на 2 Ампера, а так хотелось 3 🙁
Для этого я поставил параллельно крайним контактам переменного резистора постоянный резистор на 5.1 КОм. Получился максимум регулировки до примерно 2.3 Ампера.
Диапазон регулировки напряжения я так же ограничил, и таким же способом, но номинал поставил 51КОм, получилось около 26 Вольт.
Заодно вышепроведенные операции немного растянули шкалу регулировки и стало удобнее пользоваться,DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Дальше я разметил и рассверлил/вырезал все необходимые отверстия, под индикатор, переменные резисторы, клеммы, кабель питания и выключатель.DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
В последний момент чуть не забыл подключить провода к плате. Дело в том что я плату думал приклеить, соответственно провода потом не подключить. DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Плата, резисторы и клеммники установлены. Большая честь внутренностей стоит буквально впритык, но все влезло :)DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Провода к блоку питания припаиваются непосредственно перед его установкой.
Если бы это был заводской блок питания, было бы удобнее, там уже есть клеммы.DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Стягиваем входные провода стяжками, чтобы не лезли к радиатору, компонуем остальные и можно закрывать.DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Все, блок питания практически готов, очень нехватает темного стекла на индикатор.
На самом деле показания читаются лучше, чем получилось на фото. Со вспышкой видно выключенные сегменты, а без вспышки индикатор начинает слепить, так что лучше фото сделать у меня не вышло, уж извините.
Управление не подписывал, в принципе все сделал максимально логично, синий индикатор — напряжение, соответственно его регулирует переменник с синей ручкой, аналогично ток.
Вывел на панель индикацию режима ограничения тока, два светодиода с индикации режима заряда не выводил, не вижу в них смысла.DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Ограничение тока получилось на уровне 2.23 Ампера, думаю что в таком режиме плата будет работать без проблем.
Хотел сначала прицепить к плате радиатор, но потом понял всю бессмысленность данной идеи, так как греется и дроссель, который надо увеличивать и диод с микросхемой, а тепло на обратную сторону платы передается слабо.

Кстати насчет дросселя, теоретически эта плата с охлаждением должна была выдать 30 Вольт 5 Ампер, это 150 Ватт. Формально это половина он моего лабораторного 300 Ватт блока питания, только вот если зайти в его обзор и примерно сравнить габариты силовых элементов, то разница как говорится налицо. Эта плата даже теоретически не сможет выдать 5 Ампер, разве что с другим дросселем и при низком выходном напряжении.

DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.

И так резюме:
Плюсы.
Аккуратное изготовление, не отличное, но вполне хорошее.
Преобразователь прошел проверку на токе до 3 Ампер, хотя и с большими температурами.
Точность измерения тока и напряжения вполне неплохая, особых нареканий не вызвала.
Низкий уровень пульсаций, максимально зарегистрировано около 60мВ при частоте работы 300КГц.
Компактная конструкция.

Минусы.
Большой нагрев на токах более 2-2.5 Ампер.
Следует аккуратно относиться к превышению входного напряжения или поставить защитный супрессор по входу.
Дроссель намотан тонким проводом

Мое мнение, на токах до 2 Ампер можно вполне нормально эксплуатировать. Несколько расстроило то, что не смог разобраться с сигналами RF/TX. Преобразователь вполне можно доработать «малой кровью», перемотать дроссель более толстым проводом с уменьшением количества витков раза в 1.5, либо заменить на более мощный (это лучше). Заменить диод на более мощный, а еще лучше еще и вынести его, хотя бы на обратную сторону платы, улучшится тепловой режим работы.
Заявленный КПД в 95% вряд ли достижим, но думаю что реальный где то рядом, но с большой оговоркой, при определенном режиме работы. При токе в 3 Ампера на плате выделялось около 4 Ватт тепла (ориентировочно), что дается нам очень низкий КПД при 5 Вольт выходных. С повышением выходного напряжения КПД постепенно растет, хотя у СтепДауна не должно быть такой крутой зависимости.
В общем что можно сказать, потратил деньги на запчасти, кучу времени на сборку платы БП, сборку всего этого вместе, но в результате получил БП с характеристиками:
Выходное напряжение — 0.85-24 Вольта.
Выходной ток — 0.06-2.25 Ампера.
Негусто, но имеет право на жизнь, просто блок питания можно было не делать такой мощности.

Надеюсь что предоставленная мною информация была полезна.

Товар предоставлен для написания обзора магазином.

Интегральные DC/DC-преобразователи напряжения компании Monolithic Power Systems

Введение

В последние годы производители электронных компонентов все чаще используют контрактное производство полупроводниковых приборов. В таких компаниях работают высококлассные специалисты — разработчики и схемотехники, а производство готовых изделий размещается на лучших мировых фабриках, оснащенных самым современным оборудованием. Это связано с очевидными преимуществами, которые получает компания-разработчик:

• резкое снижение накладных расходов, связанных с содержанием собственного высокотехнологичного производства;
• возможность выбора лучших контрактных производителей для обеспечения высокого качества изделий;
• сосредоточение усилий на разработке новых изделий и технологий;
• гарантия длительного жизненного цикла приборов;
• высокая динамика производства, как следствие — низкие сроки поставки продукции конечным потребителям;
• относительно низкая численность сотрудников и одновременно высокий профессиональный уровень.

Все это дает возможность значительно снизить себестоимость изделий и, как следствие, цену для конечного потребителя, обеспечивая при этом высокое качество и передовые схемотехнические решения.

Ярким примером такой компании является Monolithic Power Systems (MPS). MPS была образована в 1997 году в Санта Клара (США). В настоящее время компания насчитывает около 100 человек, среди ее инвесторов — Bank of America, Investar, Aser Venture. Являясь держателем 18 патентов в области технологий BiCMOS и DMOS, компания специализируется на разработке и контрактном производстве силовых интегральных схем для источников питания постоянного тока, твердотельных источников света, драйверов люминесцентных ламп с холодным катодом и аудиоусилителей класса D. В перспективе MPS планирует разработку интегральных контроллеров сетевых источников питания. Передовые технологические решения позволяют интегрировать на одном кристалле цифровые схемы управления, прецизионные аналоговые компоненты и силовые транзисторы и достичь высокой плотности мощности при сверхмалых размерах интегральных схем.

В данной статье будет рассмотрена линейка интегральных схем для источников питания постоянного тока.

 

Понижающие DC-DC преобразователи напряжения

Все микросхемы этой группы имеют интегрированные мощные ключи и упакованы в малогабаритные корпуса для поверхностного монтажа. Кроме того, конверторы имеют цепь компенсации усилителя сигнала ошибки, специально адаптированную для применения недорогих танталовых конденсаторов на выходе преобразователя напряжения.

Понижающие DC-DC преобразователи напряжения делятся на две группы: преобразователи напряжения с синхронным выпрямлением и с внешним диодом Шоттки.

Понижающие DC-DC преобразователи напряжения с синхронным выпрямлением

Номенклатура и краткие электрические характеристики микросхем первой группы приведены в таблице 1.

По уровню выходной мощности семейство преобразователей напряжения первой группы открывает микросхема MP2104. Она выпускается в трех модификациях: с регулируемым выходным напряжением (MP2104DJ), с фиксированным выходным напряжением 1,5 В (MP2104DJ-1. 5) и с фиксированным выходным напряжением 1,8 В (MP2104DJ-1.8). Микросхема упакована в миниатюрный корпус SOT23-5 и обеспечивает ток нагрузки до 600 мА. Схема включения и типовой КПД преобразователя напряжения на базе MP2104DJ-1.8 показаны на рис. 1, структурная схема — на рис. 2.

Микросхема оптимизирована для построения преобразователей напряжения с питанием от одной Li-Ion-батареи, где высокая эффективность и малые габариты имеют принципиальное значение. Контроллер построен по схеме ШИМ-регулятора с постоянной частотой преобразования (1,7 МГц), ограничением тока внутри циклов и компенсацией крутизны наклона пилообразного напряжения. В преобразователе напряжения реализована функция защиты от короткого замыкания (КЗ) в нагрузке. В режиме КЗ частота преобразования уменьшается для предотвращения увеличения тока через p-канальный ключевой транзистор сверх величины тока ограничения. Ток ограничения при этом также уменьшается, что приводит к ограничению тока КЗ до безопасной величины. После устранения КЗ все режимы автоматически возвращаются в исходное состояние, как только напряжение ОС возрастет до уровня более 0,6 В.

В микросхеме имеется тепловая защита, отключающая контроллер при увеличении температуры кристалла свыше 145 °С.

Контроллеры с фиксированным выходным напряжением имеют встроенный прецизионный делитель на входе усилителя сигнала ошибки (УСО) (рис. 2). В контроллере с регулируемым выходным напряжением вход УСО выведен напрямую на вывод FB, а установка требуемого напряжения осуществляется внешним делителем.

На рис. 3 показан фрагмент печатной платы с преобразователем напряжения на базе MP2104DJ. Благодаря высокой частоте преобразования площадь компонентов на плате не превышает 1 см²

Рис. 3. Фрагмент печатной платы с преобразователем напряжения на базе MP2104DJ

Модификацией предыдущей микросхемы является контроллер MP2105DJ. Он тоже имеет типовой КПД до 95% и аналогичную MP2104DJ структурную схему, но благодаря более мощным ключевым транзисторам обеспечивает выходной ток до 800 мА.

Контроллер MP2109DQ является сдвоенной версией MP2105DJ. На одном кристалле размещены два независимых канала, полностью идентичных по структуре MP2104 (рис. 2). Схема включения MP2109DQ и типовой КПД преобразователя напряжения показаны на рис. 4. Микросхема обеспечивает в каждом канале ток нагрузки до 800 мА и упакована в миниатюрный корпус для поверхностного монтажа QFN10 (3Ч3 мм), что в сочетании с высокой частотой преобразования (1,2 МГц) позволяет минимизировать площадь на печатной плате (рис. 5).

Рис. 5. Оценочная плата преобразователя напряжения MP2109DQ

Линейку преобразователей напряжения повышенной мощности открывает микросхема MP1567. Она выпускается в двух вариантах корпусов для поверхностного монтажа — MSOP10 и QFN10. Схема включения и типовой КПД преобразователя напряжения на базе MP1567 показаны на рис. 6, структурная схема — на рис. 7.

Микросхема имеет два встроенных силовых транзистора с сопротивлением канала 180 мОм (n-MOSFET) и 220 мОм (p-MOSFET), что позволяет обеспечить ток нагрузки до 1,2 А. В отличие от менее мощных серий, MP1567 обеспечивает режим ограничения тока в обоих ключах в каждом цикле преобразования. Поскольку для управления верхним транзистором требуется напряжение, превышающее уровень входного, в микросхеме имеется бустерная схема питания драйвера с внутренним диодом и внешним накопительным конденсатором (C7 на рис. 7).

В контроллере предусмотрена схема плавного запуска, длительность t_ss которого устанавливается с помощью конденсатора C5:

С5 = 2,22ЧT_SS.

В микросхеме имеется тепловая защита, отключающая контроллер при увеличении температуры кристалла свыше 160 °С, и функция отключения при пониженном входном напряжении.

Контроллер MP2106 является более мощной и высоковольтной версией MP1567. Схема включения и типовой КПД преобразователя напряжения на базе MP2106 показаны на рис. 8, его структурная схема аналогична приведенной на рис. 7. В отличие от MP1567, в данном контроллере увеличено входное напряжение до 13,5 В, а ток нагрузки — до 1,5 А.

Микросхемы MP2305 и MP1570 являются самыми мощными представителями синхронных понижающих преобразователей напряжения. Они имеют входное напряжение до 23 В и обеспечивают ток нагрузки до 2 и 3 А соответственно. Высокое входное напряжение и широкий температурный диапазон позволяет использовать эти приборы в автомобильной электронике.

Микросхемы полностью совместимы по номерам выводов и типу корпуса (SOIC-8), структурные схемы у них идентичны. Отличие их заключается в том, что у MP2305 силовые транзисторы имеют несколько меньшие площади и у корпуса отсутствует теплоотводящее основание (Power Pad), в результате чего стоимость ее на 20% ниже, чем у MP1570.

Схема включения и типовой КПД преобразователя напряжения на базе MP1570 показаны на рис. 9, структурная схема — на рис. 10.

Микросхемы имеют два встроенных силовых транзистора с сопротивлением каналов 100 мОм (MP1570) и 130 мОм (MP2305), функцию плавного запуска с программируемой длительностью, тепловую защиту, отключающую контроллер при увеличении температуры кристалла свыше 160 °С и опцию отключения при пониженном входном напряжении.

Понижающие DC-DC преобразователи напряжения с внешним диодом Шоттки

Номенклатура и краткие электрические характеристики микросхем этой группы приведены в таблице 2. Их отличают повышенные ток нагрузки и максимальное входное напряжение. Это было достигнуто путем  перераспределения  используемой площади кристалла: были увеличены размеры основного ключевого транзистора, а функции выпрямителя возложены на внешний диод Шоттки. Принцип построения данных контроллеров рассмотрим на примере микросхемы MP1591. Cхема включения и типовой КПД преобразователя напряжения на ее базе показаны на рис. 11, структурная схема — на рис. 12. Контроллер построен по схеме ШИМ с постоянной частотой преобразования (330 кГц), ограничением тока внутри циклов и компенсацией крутизны наклона пилообразного напряжения. Встроенный силовой транзистор M1 (рис. 12) имеет сопротивление канала 120 мОм, что позволяет обеспечить ток нагрузки до 2 А. Поскольку для управления верхним транзистором требуется напряжение, превышающее уровень входного, в микросхеме имеется бустерная схема питания драйвера с внутренним диодом и внешним накопительным конденсатором. Транзистор M2 с сопротивлением канала 10 Ом не является силовым, он обеспечивает заряд накопительного конденсатора в паузе, когда M1 закрыт.

Микросхема MP1593 (рис. 13) является более мощной версией MP1591, ее структурная схема аналогична приведенной на рис. 12. В отличие от MP1591, силовой транзистор в этом контроллере имеет сопротивление в открытом состоянии 100 мОм и обеспечивает ток нагрузки до 3 А, частота преобразования увеличена до 385 кГц и введена функция плавного запуска. Контроллер MP1593 совместим по выводам с MP1591. Обе микросхемы имеют тепловую защиту, отключающую контроллер при увеличении температуры кристалла свыше 160 °С, функцию отключения при пониженном входном напряжении и защиту от КЗ нагрузки.

Контроллеры MP2354 и MP2355 — это новые версии MP1591 и MP1593 соответственно. Они обеспечивают приблизительно такие же параметры (табл. 2) и сервисные функции, однако производятся по усовершенствованной технологии, позволившей снизить стоимость готовых микросхем на 15%.

Для применений, в которых требуется минимизация площади печатной платы, специально разработаны контроллеры MP2351 и MP2361 (рис. 14). Они выпускаются в миниатюрных корпусах для поверхностного монтажа MSOP10 и QFN10. Микросхемы обеспечивают ток нагрузки до 2 А при входном напряжении до 23 В. Частота преобразования увеличена до 1,4 МГц, что позволяет значительно снизить габариты дросселя и конденсатора фильтра. Контроллеры отличаются напряжением обратной связи (0,92 В у MP2361 и 1,23 В у MP2351), а также наличием у MP2361 функции плавного запуска. В остальном контроллеры идентичны и совместимы по выводам.

Контроллер MP2364 является сдвоенной версией MP2361. На одном кристалле размещены два независимых канала, полностью идентичные по структуре MP2361. Схема включения MP2364 и типовой КПД преобразователя напряжения показаны на рис. 15. Микросхема обеспечивает в каждом канале ток нагрузки до 1,5 А и упакована в миниатюрный корпус для поверхностного монтажа TSSOP20, что в сочетании с высокой частотой преобразования (1,4 МГц) позволяет минимизировать площадь на печатной плате (рис. 16).

Рис. 16. Оценочная плата преобразователя напряжения МР2364

 

Повышающие DC-DC преобразователи напряжения

Контроллеры этой группы построены по схеме бустерных преобразователей напряжения с интегрированным силовым транзистором и внешним диодом Шоттки. Так же как и рассмотренные выше повышающие преобразователи напряжения, все конверторы имеют встроенную цепь компенсации усилителя сигнала ошибки, специально адаптированную для применения недорогих танталовых конденсаторов на выходе преобразователя. Номенклатура и краткие электрические характеристики микросхем этой группы приведены в таблице 3.

Контроллеры MP1517 и MP1527 — самые мощные в этой группе. Каждый из них имеет интегрированный ключевой транзистор с сопротивлением канала 150 мОм и обеспечивает ток нагрузки до 3 А (рекомендуемое значение — до 1,5 А). Схема включения и типовой КПД преобразователя напряжения на базе MP1517 показаны на рис. 17, структурная схема — на рис. 18. Контроллеры построены по схеме ШИМ с регулировкой по току и фиксированной частотой преобразования (1,1 МГц у MP1517 и 1,3 МГц у MP1527). Микросхемы имеют защиту от низкого входного напряжения, обрыва нагрузки и перегрева кристалла свыше 160 °С, а также функцию плавного запуска. Низкое напряжение ОС MP1517 (0,7 В) позволяет использовать его в качестве мощного драйвера светодиодов и светодиодных ламп без дополнительного усилителя тока. Микросхема MP1527 имеет дополнительный двунаправленный вывод FAULT («Авария»). Если в системе используется несколько преобразователей напряжения MP1527, то имеется возможность соединить все выводы FAULT для одновременного выключения всех контроллеров в случае возникновения аварийной ситуации хотя бы в одном из них. Контроллеры упакованы в миниатюрные корпуса для автоматизированного монтажа QFN16 (4×4 мм), MP1527 также выпускается в корпусе TSSOP14.

Рис. 18. Структурная схема преобразователя напряжения МР1517

Самый маломощный контроллер в рассматриваемой группе — MP1522 в корпусе для поверхностного монтажа SOT23-5 (рис. 19). В нем использована схемотехника преобразователя напряжения с постоянным пиковым током дросселя и переменной частотой коммутации. Он имеет интегрированный ключевой транзистор с сопротивлением канала 500 мОм и обеспечивает ток нагрузки до 0,3 А.

Рис. 19. МР1522 в корпусе для поверхностного монтажа SOT23-5

Для применений, требующих постоянной частоты коммутации, альтернативой MP1522 служит микросхема MP1541 (рисунок 20), также выпускающаяся в корпусе SOT23-5. Она позволяет реализовывать надежные, миниатюрные и недорогие преобразователи напряжения с током нагрузки до 550 мА.

В линейке повышающих преобразователей MPS есть две специализированные микросхемы для питания TFT-панелей — MP1530 и MP1531 (рис. 21). Микросхемы идентичны по структуре и характеристикам и отличаются только частотами преобразования (1,4 МГц у MP1530 и 250 кГц у MP1531). Каждая из них содержит повышающий преобразователь напряжения и два линейных регулятора с положительным и отрицательным выходным напряжением, питающихся от схем с накачкой заряда. Ток нагрузки основного канала может достигать 500 мА, линейных регуляторов — до 10 мА.

Помимо своего основного назначения микросхемы могут применяться и для построения источников питания других устройств, содержащих, например, цифровые микросхемы (выход +5 В) и операционные усилители (выходы ±5…±15 В).

Завершает группу повышающих преобразователей напряжения новая микросхема MP1542, разработанная в начале 2005 года. Ее схема включения показана на рис. 22. Контроллер имеет интегрированный ключевой транзистор с сопротивлением канала 180 мОм и обеспечивает ток нагрузки до 2 А. Частота преобразования может выбираться из значений 0,7 МГц или 1,3 МГц с помощью вывода FSEL. Микросхема имеет защиту от низкого входного напряжения, КЗ нагрузки и перегрева кристалла свыше 160 °С, а также функцию плавного запуска, выпускается в миниатюрном корпусе MSOP8.

Рис. 22. Схема включения МР1542

 

Эффективные решения для серийного производства электронной техники

При выборе элементной базы для серийно выпускаемых изделий, особенно при жестком ограничении себестоимости, на первое место выходят два фактора — цена компонента и, по возможности, отсутствие необходимости настройки и регулировки узла, в котором он используется. Оба эти фактора в той или иной степени влияют на себестоимость конечного продукта. Для мелких партий уникальных и оттого дорогих приборов их влияние незначительно, а вот для массовых изделий они могут быть определяющими.

Продукция компании MPS как нельзя лучше удовлетворяет указанным критериям. Более того, MPS позиционируется на мировом рынке как производитель и поставщик микросхем для крупных производителей OEM и ODM.

Как было отмечено в начале статьи, MPS пользуется услугами контрактного производства микросхем крупнейших мировых фабрик. Это позволяет заметно снизить себестоимость и цену микросхем по сравнению с конкурентными продуктами. В таблице 4 приведено сравнение цен на некоторые контроллеры MPS с аналогами, причем цены на продукцию MPS даны со склада в Москве с учетом всех налогов и сборов, в то время как информация о ценах аналогов была взята с сайтов производителей без учета расходов на доставку. В среднем, даже при небольших партиях изделий, стоимость продукции MPS для конечного потребителя оказывается на 50-60% ниже аналогичных предложений других известных производителей.

В своих разработках автор применяет микросхемы MPS более года, за это время они вошли в состав нескольких серийных изделий. Из опыта работы с контроллерами MPS хочется особо отметить следующие моменты:

• Высокая стабильность и повторяемость характеристик микросхем: независимо от партии основные характеристики близки к типовым значениям, заявленным в документации.
• Высокая устойчивость УСО и схемы обратной связи в целом: контроллеры нечувствительны к номиналам и к типу применяемых конденсаторов, внешние цепи компенсации не требуют подстройки.
• Высокая эффективность: при правильном выборе параметров дросселя удается получить КПД значительно выше, чем типовые значения, приводимые в документации. Например, в преобразователе напряжения на базе MP1517 мощностью 22,5 Вт (15, 1,5) перегрев контроллера составляет менее 15 °С.
• Готовое изделие не требует никакой регулировки, что позволяет использовать при серийном производстве простой тест на включение.

В заключение хотелось бы отметить, что компания MPS обеспечивает серьезную техническую поддержку во всех регионах, где имеются ее представительства. Для всех микросхем имеются отладочные платы, позволяющие сократить время разработки.

Alex_EXE » Светодиодный драйвер PT4115

Светодиоды питаются не напряжением, а током, их нельзя напрямую подключить к привычному источнику питания в виде простого блока питания или набора аккумуляторов: светодиод будет светить, но очень быстро деградирует. Для их включения нужно использовать токоограничивающие драйверы.
Самый простой токоограничитель — резистор включенный последовательно со светодиодом, вариант получше — линейный стабилизатор LM317 включенный в режиме генератора тока. Но линейные стабилизаторы при использовании мощных светодиодов применять не рекомендуется, т.к. они будут все излишки входного напряжения преобразовывать в тепло. С мощными светодиодами нужно применять специальные импульсные драйверы.

Светодиодный драйвер PT4115

В статье пойдёт речь об одном таком распространённом китайском импульсном драйвере светодиодов PT4115. Напряжением до 30В и током до 1,2А.

Микросхемы и готовые собранные модули на китайских интернет площадках достаточно распространены. Применяют их во всевозможной светодиодной технике средней мощности: светодиодные лампы, небольшие прожекторы, световые установки…
Стоимость одной микросхемы примерно 5р, стоимость готового драйвера на основе данной микросхемы примерно 50р (данные актуальны на 4 января 2018, курс доллара примерно 58р).

Характеристики:

Тип	понижающий (step-down)
Напряжение питания	6-30В
Выходной ток	до 1,2А
Максимальная частота	1МГц
Падение напряжения	500мВ
Погрешность стабилизации тока	5%
Высокая эффективность	до 97%
Рабочая температура	-40 ÷ +85 °С
Тепловая защита	160 °С
Защита от обрыва нагрузки

Драйвер оснащен входом управления
При использовании димирования:

Напряжение на входе диммирования	до 5В
Порог 1	2,5В
Порог 0	0,3В
Максимальная частота управляющего сигнала	50КГц

Драйвер имеет простую схему включения, это вызвано тем, что силовой ключ уже интегрирован в корпус микросхемы. Минимальная обвязка для включения 4 элемента не считая самого драйвера и светодиода.

Схема 1

Ток задается резисторами R1 и R2. Задание тока двумя резисторами выполнено для увеличение точности, т.к. разнообразие номиналов резисторов ограничено, особенно низко омных. Если получилось подобрать нужный номинал одним резистором то второй устанавливать не нужно. Тепловая мощность выделяемая на одном резисторе при максимальном токе в 1,2А будет примерно 0,12Вт, что меньше 0,25Вт для резисторов типоразмера 1206.

Без использования входа димирования формула расчёта протекающего через светодиод тока будет выглядеть следующем образом:

из которой можем рассчитать сопротивление токозадающего резистора/резисторов.

Напомню, что при параллельном включении резисторов одинакового номинала их сопротивление делиться пополам, а при использовании разных номиналов:

Примеры расчёта резисторов:

Ток (мА)	R1 (Ом)	R2 (Ом)
100	1
200	1	1
294	0,68	0,68
343	0,51	0,68
489	0,43	0,51
740	0,27	0,27
1000	0,1
1180	0,18	0,16

В зависимости от тока индуктивность катушки:

Ток	Индуктивность
1А< Iout	27-47uH
0,8А< Iout ≤1А	33-82uH
0,4А< Iout ≤0,8А	47-100uH
Iout ≤0,4А	68-220uH

Яркостью подключенного светодиода можно управлять несколькими способами используя вход DIMM:

1. Изменением напряжения от 0.3 до 2.5В
Формула расчета тока будет выглядеть следующим образом:

где Vdim лежит в диапазоне от 0.5 до 2.5В (во время теста светодиод начал светиться в районе 0.3В), что соответствует 0% и 100% яркости. В диапазоне от 2.5 до 5В яркость будет 100%.

2. Используя переменный резистор сопротивлением примерно до 120 ~ 150 кОм
Регулируя сопротивление до 120кОм можно менять яркость от 0 до 100%.

3. ШИМ
На вход димирования можно подать ШИМ сигнал напряжением логической единицы от 2.5В до 5В частотой до 50кГц, изменяя скважность которого можно изменять яркость от 0 до 100%.
Формула расчёта будет:

где Vpulse напряжение ШИМ сигнала от 0,5 до 2.5В, а D скважность о 0% до 100%.

Схемы управления

Если вывод оставить висеть в воздухе (как на схеме 1) то у подключенного светодиода будет максимальная яркость, а на выводе будет примерно 5В, т. е. его специально подтягивать не нужно. Коммутируя вывод к общему проводу светодиод можно выключать.

Для сборки предлагаю небольшую печатную плату размером 25х16мм. Плата соответствует схеме 1.

Печатная плата

Основой выступает светодиодный драйвер PT4115 в корпусе SOT89-5. Резисторы R1 и R2 типоразмером 1206 сопротивлением по 0.68 Ом задают ток протекающий через светодиод 294мА, ток подбирался под 350мА светодиоды с запасом. 2 амперный диод D1 SS24 был изначально подобран на максимальный рабочий ток драйвера 1.2А, т.к. драйвер работает на значительно меньшем токе его можно заменить на SS14 с током 1А. Индуктивность L1 68мкГн с током 0,9А VLS5045EX-680M размером 5х5х4,5мм, была в наличии. Конденсатор по входу C1 на 100мкФ 35В рассчитан на питание схемы от батарейного или иного другого постоянного выпрямленного и уже сглаженного источника питания напряжением до 30В (максимальное рабочее напряжение драйвера). Что бы питать от переменного источника напряжения (если нужно будет) по входу понадобится поставить диодный мост и добавить ёмкость около 1000мкФ. Вход и выход выполнены PLS2 контактами.

3D вид платы светодиодного драйвера PT4115

Плата светодиодного драйвера PT4115

Подтеки на плате — это один слой защитного лака plastik.

Сборочный чертеж

Это не классический сборочный чертеж выполненный по ГОСТ’у с прилагаемой к нему спецификацией, в таком виде мне удобнее собирать по нему печатные платы для себя, прикрепляю, что бы и Вам было удобнее. Лучше с ним, чем без него. На сборочном рисунке сопротивление токозадающих резисторов отличается от схемы.

Скачать файлы печатной платы для ЛУТ и производства

Содержимое архива:
altium — PCB файл для альтиум (v17.1)
cam — CAM файлы для производства печатной платы
  CAM_drill.Cam — сверловка
  CAM_gerber.Cam — проводники и контур платы
gerber — gerber файлы для производства печатной платы
  PCB1.GKO — контур платы
  PCB1.GTL — проводники
  PCB1.TXT — сверловка
LUT.PDF — PDF файл для ЛУТ

Статья обновлена 29. 08.2018

Самодельный блок питания на LM2576

Добавил: Chip,Дата: 16 Фев 2014

Блок питания на LM2576-ADJ своими руками

Ранее мы размещали схемы зарядных устройств на 6В и на 12В, собранных на микросхеме LM317. Сегодня предлагаем вариант лабораторного блока питания В. Болдырева на микросхеме LM2576-ADJ. Блок питания обеспечивает плавную регулировку напряжения от 1,2 до 34 вольт при токе нагрузки до 3А.

Принципиальная схема блока питания на микросхеме LM 2576-ADJ

Это стандартная схема включения микросхемы LM 2576-ADJ. Конденсаторы С1 и С4 керамические 0,1 — 1 мкф, С2 — С3 электролитические 1000 мкф х 63В, можно установить один на 2000 — 4000мкф. С5 — С6 1000 мкф х 40в, тоже можно заменить одним конденсатором на 1000 — 2000 мкф.

Печатная плата блока питания

Размеры платы 61 х 89 мм.

Изготовление дросселя L1.

В описаниях блоков питания на микросхеме LM 2576-ADJ указывается только индуктивность этого дросселя от 100 до 330 микрогенри, а вот описания самого дросселя (на чем мотать, каким проводом, сколько витков) информации почти нигде нет.

В качестве сердечника для дросселя использовано кольцо дросселя групповой стабилизации от неисправного компьютерного блока питания вот такого вида:

Обмотка была намотана шестью отрезками провода ПЭВ-0,35 длиной 2,5 метра, концы отрезков проводов были зачищенны и спаяны между собой с обоих концов.

Собранная плата блока питания

 

Трансформатор для блока питания использовал типа ТПП-268-220-50 исходя не из каких-то стратегических соображений, просто он идеально устанавливался в корпус блока питания.

Испытания блока питания проводил под нагрузкой 2А, в течении 2 часов. Просадка напряжения при такой нагрузке составила 0,2 вольта, что считаю вполне нормально. Радиатор микросхемы был чуть теплый.

Корпус остался прежний (когда-то это были электронные часы) замене подверглись внутренности и лицевая панель.

Цифровой вольтметр расположенный над выходными разъемами был установлен просто как дублирующий стрелочный для того, что бы заполнить свободное место.

В. Болдырев (сайт:fototank.ru)

P.S. В нашем «Магазине Мастера» вы можете приобрести готовые модули стабилизаторов, усилителей, индикаторов напряжения и тока, а также различные радиолюбительские наборы для самостоятельной сборки на LM2596, XL4015E1.

Модули-преобразователи можно использовать в автомобиле с 24В питанием (КАМАЗ) для подключения приборов на 12В (автомагнитол, радиостанций).

 Наш «Магазин Мастера«

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ

П О П У Л Я Р Н О Е:

Популярность: 34 467 просм.

Зарядное li. Простой зарядник для литиевых аккумуляторов. Усовершенствование зарядного устройства для литиевых li — ion аккумуляторов

Литиевые аккумуляторы представляют гальваническую пару, в которой катодом служат соли лития. Независимо, литий-ионный, литий-полимерный сухой или гибридный аккумулятор, зарядное устройство подходит всем. Изделия могут иметь форму цилиндра, или герметичную мягкую упаковку, способ зарядки для них общий, отвечающий особенностям электрохимической реакции. Как зарядить Li-ion АКБ?

Существует несколько схем зарядки литиевых аккумуляторов. Чаще используется двухэтапная зарядка, разработанная компанией SONY. Не применяются устройства с применением импульсного заряда и ступенчатой зарядки, как для кислотных АКБ.

Зарядка любых разновидностей ионно-литиевых или литий-полимерных аккумуляторов требует строгое соблюдение напряжения. На одном элементе заряженного литиевого аккумулятора должно быть не больше 4,2 В. Номинальным напряжением для них считается 3,7 В.

Литиевые аккумуляторы можно ли заряжать быстро, не полностью? Да. Их всегда можно дозарядить. Работа батареи на 40-80 % емкости удлинняет АКБ срок годности.

Двухступенчатая схема зарядки батареи литиевых аккумуляторов

Принцип схемы CC/CV – постоянная сила зарядного тока/ постоянное напряжение. Как зарядить по этой схеме литиевый аккумулятор?

На схеме до 1 этапа зарядки изображен предэтап, для восстановления глубоко севшего литиевого аккумулятора, с напряжением на клеммах не менее 2,0 В. Первый этап должен восстановить 70-80 % емкости. Ток зарядки выбирают 0,2-0,5 С. Ускоренно заряжать можно, током 0,5-1,0 С. (С – емкость литиевых аккумуляторов, цифровое значение). Каким должно быть напряжение зарядки на первом этапе? Стабильным, 5 В. Когда достигнуто напряжение на клеммах аккумулятора 4,2 – это сигнал перехода на второй этап.

Теперь ЗУ поддерживает стабильное напряжение на клеммах, а зарядный ток по мере поднятия емкости снижается. При уменьшении его значения до 0,05-0,01 С зарядка закончится, устройство отключится, не допуская перезарядки. Общее время восстановления емкости для литиевого аккумулятора не превышает 3 часов.

Если литий-ионная батарея разряжена глубже 3,0 В, потребуется провести «толчок». Это заключается в зарядке малым током до тех пор, пока на клеммах не будет 3,1 В. Потом используется обычная схема.

Как контролируют параметры зарядки

Так как литиевые аккумуляторы работают в узком диапазоне изменения напряжения на клеммах, их нельзя перезаряжать выше 4,2 В и допускать разрядку ниже 3 В. Контроллер заряда установлен в ЗУ. Но каждый аккумулятор или батарея имеют собственные прерыватели, РСВ плату или РСМ модули защиты. В аккумуляторах установлена именно защита от того или иного фактора. В случае нарушения параметра, она должна отключить банку, разорвать цепь.

Контроллер – устройство, которое должно реализовать функции управления – переводить режимы CC/CV, контролировать количество энергии в банках, отключать зарядку. При этом сборка работает, нагревается.

Самодельные схемы зарядки, применяемые для литиевых аккумуляторов

• LM317 – схема простого зарядного устройства с индикатором заряда. От USB порта не запитывается.
• MAX1555, MAX1551- специально для Li Аккумуляторов, устанавливаются в адаптер питания от телефона в USB. Есть функция предварительного заряда.
• LP2951- стабилизатор ограничивает ток, формирует стабильное напряжение 4,08-4,26В.
• MCP73831- одна из простейших схем, подходит для зарядки ионных и полимерных устройств.

Если батарея состоит из нескольких банок, разряжаются они не всегда равномерно. При зарядке необходим балансир, распределяющий заряд и обеспечивающий равномерный заряд всех банок в батарее. Балансир может быть отдельным или встроенным в схему подключения АКБ. Устройство защиты батареи называется BMS. Зная как заряжать приборы, разбираясь в схемах, можно своими руками собрать схему защитного устройства для литиевого аккумулятора.

Как зарядить литиевый аккумулятор 12 вольт

Каждый литиевый аккумулятор представляет герметичное изделие цилиндрической, призматической формы, для Li-pol в мягкой упаковке. Все они имеют напряжение 3,6- 4,2 В и разную емкость, измеряемую в мА/ч. Если собрать последовательно 3 банки получится батарея с напряжением на клеммах 10,8 — 12,6 В. Емкость при последовательной зарядке, измеряется по самому слабому литиевому аккумулятору в связке.

Как правильно заряжать литиевый аккумулятор 18650 или Pol на 12 вольт, нужно знать. Для возвращения прибору емкости необходимо использовать ЗУ с контроллером. Важно иметь в сборке РСМ для каждой банки, защиту от недо- и перезаряда. Другая схема незащищенных литиево-ионных аккумуляторов – установка РСВ – управляющей платы, лучше с балансирами, для равномерной зарядки банок.

На зарядном устройстве необходимо задать напряжение, под которым работает батарея, 12,6 В. На приборной доске устанавливается количество банок и ток зарядки, равный 0,2- 0,5 С.

Как заряжать, предлагаем посмотреть видео, способ зарядки для 2, 3 литиевых аккумуляторов 18650, соединенных последовательно. Используется бюджетное зарядное устройство.

Варианты зарядки литий-ионных литиево-полимерных аккумуляторов:

• Зарядное устройство приобретаемое в комплекте с прибором.
• Использовать разъем USB от электронной техники – компьютера. Здесь можно получить ток 0,5 А, зарядка будет долгой.
• От прикуривателя, купив переходник с набором портов. Выбрать тот, что соответствует параметрам батареи на 12 В.
• Универсальное зарядное устройство «лягушка» с доком для установки гаджета. Как заряжать? Есть панель индикации заряда.

Специалисты советуют использовать для зарядки литиевых аккумуляторов штатное зарядное, остальные – только в форс-мажорных обстоятельствах. Однако, как зарядить литиевый аккумулятор без штатного зарядного устройства, нужно знать.

Как заряжать литиевые аккумуляторы шуруповерта

Шуруповерт на литиевых аккумуляторах почти всегда апгрейд. Если с Ni-Cd элементами были одни требования к зарядке, теперь они стали противоположными. В первую очередь нужно приобрести или собрать зарядник, именно для энергоемких литиевых аккумуляторов шуруповерта с форм фактором 18650. Схема зарядки применяется из двух этапов CC/CV.

Зарядка литиевого аккумулятора шуруповерта оптимальна, когда остается 20-50 % емкости – одна палочка на индикаторе. Чем чаще заряжать, тем стабильнее напряжение на клеммах и длиннее жизнь источника энергии. Чем ровнее напряжение на клеммах, тем больше циклов выдержит литиевый аккумулятор шуруповерта.

Если в шуруповерте 2 аккумулятора, один снимите, зарядите на 50-60 % и держите в резерве. Но второй заряжайте всегда по окончании работы, даже на 10 %. Лучшая температура для заряда +15-25 0 С. При минусе батарея шуруповерта не зарядится, но работать до -10 0 может.

Как заряжать литиевый аккумулятор шуруповерта зарядным устройством, зависит от схемы сбора батареи из банок. В любом случае, напряжение на ЗУ должно быть равно заявленному для прибора, а сила тока 0,5 С на первом этапе. На втором, напряжение клеммное стабильно, а сила тока падает, вплоть до окончания процесса.

Сколько заряжать литиевый аккумулятор

Время зарядки аккумуляторов определяется процессом восстановления емкости. Различают полный и частичный заряд.

Емкость измеряется в ампер-часах. Это значит, если подать заряд, численно равный емкости, то за час на клеммах создастся нужное напряжение, а запас энергии будет 70-80 %. Если емкость измеряется в единицах С, при быстрой зарядке следует подавать ток 1С-2С. Время быстрой зарядки около часа.

Для полного цикла зарядки батарей из нескольких элементов, соединенных последовательно, используют 2 этапа – CC/CV. Этап СС длится, пока на клеммах не появится напряжение, равное рабочему, в вольтах. Второй этап: при стабильном напряжении подается в банку ток, но с увеличением емкости, он стремится к нулю. Время заряда занимает около 3 часов, независимо от емкости.

Можно ли заряжать литиевый аккумулятор обычной зарядкой

Две разных системы аккумуляторов – литиевые и свинцовые требуют разного подхода к восстановлению емкости. Свинцовый АКБ не настолько требовательны к параметрам зарядки, как литиевые. Да и критерии заряда другие.

Для зарядки на первом этапе Li-ion, Li-pol требуется постоянный ток, на втором этапе постоянное напряжение. Если не контролировать параметры на первом этапе, возможен перезаряд. Но если в батарее есть встроенная защита – BMS – она справится. Поэтому несколько добавить энергии можно даже зарядником от телефона.

В зарядном устройстве для свинцовых АКБ главный показатель – стабильное напряжение. Для литиевых зарядников на первом этапе важен стабильный ток.

Правда, появились универсальные ЗУ, которые можно перенастроить на тот или иной режим зарядки. Перед вами российская разработка «Кулон».

Собираем простое зарядное для Литий-ионных аккумуляторов, практически из хлама.

Накопилось у меня большое количество аккумуляторов от ноутбучных аккумуляторов, формата 18650. Обдумывая как их заряжать, я решил не заморачиваться с китайскими модулями, да и закончились они у меня к тому времени. Решил собрать воедино две схемы. Датчик тока и плата BMS с аккумулятора мобильного телефона. Проверено на практике. Хоть и схема примитивная, но она работает и успешно, ни одного аккумулятора не пострадало.

Схема зарядного устройства

Материалы и инструменты

• шнур USB;
• крокодильчики;
• плата защиты BMS;
• пластиковое яйцо от киндера;
• два светодиода разного цвета;
• транзистор кт361;
• резисторы на 470 и 22 ома;
• двухватный резистор 2. 2 ома;
• один диод IN4148;
• инструменты.

Изготовление зарядного устройства

Шнур USB разбираем и снимаем разъем. У меня это от какого-то аипада.

К крокодилам припаиваем провода.

Глубокую часть пластикового киндера утяжеляем, я залил гайку М6 термоклеем.

Спаиваем нашу простую схемку. Все сделано навесным монтажом и распаяно на плате BMS. Светодиод я применил сдвоенный, но можно два одноцветных. Транзистор выпаял из старой советской радио-аппаратуры.

Провода продеваем в отверстие второй, мелкой, половинке пластикового киндера. Припаиваем схему.

Все компактно запихиваем в пластиковое яйцо. Для светодиода делаем отверстие.

Подключаем к USB порту пк или китайской зарядке, у них тока все равно мало.
Во время зарядки горит оранжевым цвет. Т.е. горят оба светодиода.

Когда заряд окончен, горит зеленый, тот который подключен через диод IN4148.
Можно проверить схему, отключив от аккумулятора, загорится светодиод зеленого цвета, свидетельствующий об окончании заряда.

Цель этой статьи — научиться использовать обычные лабораторные блоки питания для зарядки литий-ионных аккумуляторных батарей, когда нет специального зарядного устройства. Такие АКБ очень распространены, вот только купить ЗУ для его грамотной зарядки может (или хочет) не каждый, часто заряжая их обычными регулируемыми БП. Давайте рассмотрим как это нужно делать.

Возьмём для примера литий-ионный аккумулятор от Panasonic ncr18650b на 3.6 V 3400 mah. Сразу предупредим, что зарядка этого типа аккумуляторов является довольно опасной, если сделать это неправильно. Некоторые образцы издевательства выдерживают, а некоторые китайские «сверхэкономные» не обладают защитами и могут взорваться.

АКБ с протекцией

Защищенный аккумулятор должен иметь следующие элементы защиты:

• PTC , защита от перегрева и, косвенно, по току.
• CID , клапан давления, отключит ячейку, если давление высокое внутри, что может возникнуть из-за слишком мощной зарядки.
• PCB , плата защиты от чрезмерной разрядки, сброс выполняется автоматически или при помещении в зарядное устройство.

На приведенном выше рисунке показано, как устроена защита банки. Эта конструкция используется для любого типа современных защищённых литий-ионных батарей. PTC и клапан давления не будет видно, так как он является частью оригинальной батареи, но все остальные части защиты можно разглядеть. Ниже показаны варианты исполнения электронных защитных модулей, которые встречаются в стандартных круглых Li-Ion АКБ наиболее часто.

Зарядка лития

Вы можете найти типовую схему и принцип зарядки на ncr18650b батареи в даташите. Согласно документации, ток зарядки 1600 мA и напряжение 4.2 вольт.

Сам процесс состоит из двух этапов, первый — это постоянный ток, где необходимо задать значение в 1600 мA постоянного тока, а когда напряжение батареи достигает 4.20 V, начнется вторая стадия — постоянное напряжение. На этой стадии ток будет немного падать, и от ЗУ будет поступать около 10% от зарядного тока — это около 170 мА. Данное руководство относится ко всем литий-ионным и литий-полимерным аккумуляторам не только 18650 типа.

Вручную трудно выставлять и поддерживать на обычном блоке питания указанные выше режимы, поэтому лучше всё-таки использовать специальные микросхемы, предназначенные для автоматизации процесса заряда (схемы смотрите в этом разделе). Как крайний случай, можно заряжать стабильным током в 30-40% полной (паспортной) ёмкости АКБ, пропустив второй этап, но это несколько уменьшит ресурс элемента.

Схемы зарядных устройств

elwo.ru

Схемы индикаторов разряда li-ion аккумуляторов для определения уровня заряда литиевой батареи (например, 18650)

Что может быть печальнее, чем внезапно севший аккумулятор в квадрокоптере во время полета или отключившийся металлоискатель на перспективной поляне? Вот если бы можно было бы заранее узнать, насколько сильно заряжен аккумулятор! Тогда мы могли бы подключить зарядку или поставить новый комплект батарей, не дожидаясь грустных последствий.

И вот тут как раз рождается идея сделать какой-нибудь индикатор, который заранее подаст сигнал о том, что батарейка скоро сядет. Над реализацией этой задачи пыхтели радиолюбители всего мира и сегодня существует целый вагон и маленькая тележка различных схемотехнических решений — от схем на одном транзисторе до навороченных устройств на микроконтроллерах.

Внимание! Приведенные в статье схемы только лишь сигнализируют о низком напряжении на аккумуляторе. Для предупреждения глубокого разряда необходимо вручную отключить нагрузку либо использовать контроллеры разряда.

Вариант №1

Начнем, пожалуй, с простенькой схемки на стабилитроне и транзисторе:

Разберем, как она работает.

Пока напряжение выше определенного порога (2.0 Вольта), стабилитрон находится в пробое, соответственно, транзистор закрыт и весь ток течет через зеленый светодиод. Как только напряжение на аккумуляторе начинает падать и достигает значения порядка 2.0В + 1.2В (падение напряжение на переходе база-эмиттер транзистора VT1), транзистор начинает открываться и ток начинает перераспределяться между обоими светодиодами.

Если взять двухцветный светодиод, то мы получим плавный переход от зеленого к красному, включая всю промежуточную гамму цветов.

Типовое различие прямого напряжения в двухцветных светодиодах составляет 0.25 Вольта (красный зажигается при более низком напряжении). Именно этой разницей определяется область полного перехода между зеленым и красным цветом.

Таким образом, не смотря на свою простоту, схема позволяет заранее узнать, что батарейка начала подходить к концу. Пока напряжение на аккумуляторе составляет 3.25В или более, горит зеленый светодиод. В промежутке между 3.00 и 3.25V к зеленому начинает подмешиваться красный — чем ближе к 3.00 Вольтам, тем больше красного. И, наконец, при 3V горит только чисто красный цвет.

Недостаток схемы в сложности подбора стабилитронов для получения необходимого порога срабатывания, а также в постоянном потреблении тока порядка 1 мА. Ну и, не исключено, что дальтоники не оценят эту задумку с меняющимися цветами.

Кстати, если в эту схему поставить транзистор другого типа, ее можно заставить работать противоположным образом — переход от зеленого к красному будет происходить, наоборот, в случае повышения входного напряжения. Вот модифицированная схема:

Вариант №2

В следующей схеме использована микросхема TL431, представляющая собой прецизионный стабилизатор напряжения.

Порог срабатывания определяется делителем напряжения R2-R3. При указанных в схеме номиналах он составляет 3.2 Вольта. При снижении напряжения на аккумуляторе до этого значения, микросхема перестает шунтировать светодиод и он зажигается. Это будет сигналом к тому, что полный разряд батареи совсем близок (минимально допустимое напряжение на одной банке li-ion равно 3.0 В).

Если для питания устройства применяется батарея из нескольких последовательно включенных банок литий-ионного аккумулятора, то приведенную выше схему необходимо подключить к каждой банке отдельно. Вот таким образом:

Для настройки схемы подключаем вместо батарей регулируемый блок питания и подбором резистора R2 (R4) добиваемся зажигания светодиода в нужный нам момент.

Вариант №3

А вот простая схема индикатора разрядки li-ion аккумулятора на двух транзисторах:
Порог срабатывания задается резисторами R2, R3. Старые советские транзисторы можно заменить на BC237, BC238, BC317 (КТ3102) и BC556, BC557 (КТ3107).

Вариант №4

Схема на двух полевых транзисторах, потребляющая в ждущем режиме буквально микротоки.

При подключении схемы к источнику питания, положительное напряжение на затворе транзистора VT1 формируется с помощью делителя R1-R2. Если напряжение выше напряжение отсечки полевого транзистора, он открывается и притягивает затвор VT2 на землю, тем самым закрывая его.

В определенный момент, по мере разряда аккумулятора, напряжение, снимаемое с делителя становится недостаточным для отпирания VT1 и он закрывается. Следовательно, на затворе второго полевика появляется напряжение, близкое к напряжению питания. Он открывается и зажигает светодиод. Свечение светодиода сигнализирует нам о необходимости подзаряда аккумулятора.

Транзисторы подойдут любые n-канальные с низким напряжением отсечки (чем меньше — тем лучше). Работоспособность 2N7000 в этой схеме не проверялась.

Вариант №5

На трех транзисторах:

Думаю, схема не нуждается в пояснениях. Благодаря большому коэфф. усиления трех транзисторных каскадов, схема срабатывает очень четко — между горящим и не горящим светодиодом достаточно разницы в 1 сотую долю вольта. Потребляемый ток при включенной индикации — 3 мА, при выключенном светодиоде — 0.3 мА.

Не смотря на громоздкий вид схемы, готовая плата имеет достаточно скромные габариты:

С коллектора VT2 можно брать сигнал, разрешающий подключение нагрузки: 1 — разрешено, 0 — запрещено.

Транзисторы BC848 и BC856 можно заменить на ВС546 и ВС556 соответственно.

Вариант №6

Эта схема мне нравится тем, что она не только включает индикацию, но и отрубает нагрузку.

Жаль только, что сама схема от аккумулятора не отключается, продолжая потреблять энергию. А жрет она, благодаря постоянно горящему светодиоду, немало.

Зеленый светодиод в данном случае выступает в роли источника опорного напряжения, потребляя ток порядка 15-20 мА. Чтобы избавиться от такого прожорливого элемента, вместо источника образцового напряжения можно применить ту же TL431, включив ее по такой схеме*:

*катод TL431 подключить ко 2-ому выводу LM393.

Вариант №7

Схема с применением так называемых мониторов напряжения. Их еще называют супервизорами и детекторами напряжения (voltdetector’ами). Это специализированные микросхемы, разработанные специально для контроля за напряжением.

Вот, например, схема, поджигающая светодиод при снижении напряжения на аккумуляторе до 3.1V. Собрана на BD4731.

Согласитесь, проще некуда! BD47xx имеет открытый коллектор на выходе, а также самостоятельно ограничивает выходной ток на уровне 12 мА. Это позволяет подключать к ней светодиод напрямую, без ограничительных резисторов.

Аналогичным образом можно применить любой другой супервизор на любое другое напряжение.

Вот еще несколько вариантов на выбор:

• на 3.08V: TS809CXD, TCM809TENB713, MCP103T-315E/TT, CAT809TTBI-G;
• на 2. 93V: MCP102T-300E/TT, TPS3809K33DBVRG4, TPS3825-33DBVT, CAT811STBI-T3;
• серия MN1380 (или 1381, 1382 — они отличаются только корпусами). Для наших целей лучше всего подходит вариант с открытым стоком, о чем свидетельствует дополнительная циферка «1» в обозначении микросхемы — MN13801, MN13811, MN13821. Напряжение срабатывания определяется буквенным индексом: MN13811-L как раз на 3,0 Вольта.

Также можно взять советский аналог — КР1171СПхх:

В зависимости от цифрового обозначения, напряжение детекции будет разным:

Сетка напряжений не очень-то подходит для контроля за li-ion аккумуляторами, но совсем сбрасывать эту микросхему со счетов, думаю, не стоит.

Неоспоримые достоинства схем на мониторах напряжения — чрезвычайно низкое энергопотребление в выключенном состоянии (единицы и даже доли микроампер), а также ее крайняя простота. Зачастую вся схема умещается прямо на выводах светодиода:

Чтобы сделать индикацию разряда еще более заметной, выход детектора напряжения можно нагрузить на мигающий светодиод (например, серии L-314). Или самому собрать простейшую «моргалку» на двух биполярных транзисторах.

Пример готовой схемы, оповещающей о севшей батарейке с помощью вспыхивающего светодиода приведен ниже:

Еще одна схема с моргающим светодиодом будет рассмотрена ниже.

Вариант №8

Крутая схема, запускающая моргание светодиода, если напряжение на литиевом аккумуляторе упадет до 3.0 Вольта:

Эта схема заставляет вспыхивать сверхяркий светодиод с коэффициентом заполнения 2.5% (т.е. длительная пауза — коротка вспышка — опять пауза). Это позволяет снизить потребляемый ток до смешных значений — в выключенном состоянии схема потребляет 50 нА (нано!), а в режиме моргания светодиодом — всего 35 мкА. Сможете предложить что-нибудь более экономичное? Вряд ли.

Как можно было заметить, работа большинства схем контроля за разрядом сводится к сравнению некоего образцового напряжения с контролируемым напряжением. В дальнейшем эта разница усиливается и включает/отключает светодиод.

Обычно в качестве усилителя разницы между опорным напряжением и напряжением на литиевом аккумуляторе используют каскад на транзисторе или операционный усилитель, включенный по схеме компаратора.

Но есть и другое решение. В качестве усилителя можно применить логические элементы — инверторы. Да, это нестандартное использование логики, но это работает. Подобная схема приведена в следующем варианте.

Вариант №9

Схема на 74HC04.

Рабочее напряжение стабилитрона должно быть ниже напряжение срабатывания схемы. Например, можно взять стабилитроны на 2.0 — 2.7 Вольта. Точная подстройка порога срабатывания задается резистором R2.

Схема потребляет от батареи около 2 мА, так что ее тоже надо включать после выключателя питания.

Вариант №10

Это даже не индикатор разряда, а, скорее, целый светодиодный вольтметр! Линейная шкала из 10 светодиодов дает наглядное представление о состоянии аккумулятора. Весь функционал реализован всего на одной-единственной микросхеме LM3914:

Делитель R3-R4-R5 задает нижнее (DIV_LO) и верхнее (DIV_HI) пороговые напряжения. При указанных на схеме значениях свечению верхнего светодиода соответствует напряжение 4. 2 Вольта, а при снижении напряжения ниже 3х вольт, погаснет последний (нижний) светодиод.

Подключив 9-ый вывод микросхемы на «землю», можно перевести ее в режим «точка». В этом режиме всегда светится только один светодиод, соответствующий напряжению питания. Если оставить как на схеме, то будет светиться целая шкала из светодиодов, что нерационально с точки зрения экономичности.

В качестве светодиодов нужно брать только светодиоды красного свечения , т.к. они обладают самым малым прямым напряжением при работе. Если, например, взять синие светодиоды, то при севшем до 3х вольт аккумуляторе, они, скорее всего, вообще не загорятся.

Сама микросхема потребляет около 2.5 мА, плюс 5 мА на каждый зажженный светодиод.

Недостатком схемы можно считать невозможность индивидуальной настройки порога зажигания каждого светодиода. Можно задать только начальное и конечное значение, а встроенный в микросхему делитель разобьет этот интервал на равные 9 отрезков. Но, как известно, ближе к концу разряда, напряжение на аккумуляторе начинает очень стремительно падать. Разница между аккумуляторами, разряженными на 10% и 20% может составлять десятые доли вольта, а если сравнить эти же аккумуляторы, только разряженненные на 90% и 100%, то можно увидеть разницу в целый вольт!

Типичный график разряда Li-ion аккумулятора, приведенный ниже, наглядно демонстрирует данное обстоятельство:

Таким образом, использование линейной шкалы для индикации степени разряда аккумулятора представляется не слишком целесообразным. Нужна схема, позволяющая задать точные значения напряжений, при которых будет загораться тот или иной светодиод.

Полный контроль над моментами включения светодиодов дает схема, представленная ниже.

Вариант №11

Данная схема является 4-разрядным индикатором напряжения на аккумуляторе/батарейке. Реализована на четырех ОУ, входящих в состав микросхемы LM339.

Схема работоспособна вплоть до напряжения 2 Вольта, потребляет меньше миллиампера (не считая светодиода).

Разумеется, для отражения реального значения израсходованной и оставшейся емкости аккумулятора, необходимо при настройке схемы учесть кривую разряда используемого аккумулятора (с учетом тока нагрузки). Это позволит задать точные значения напряжения, соответствующие, например, 5%-25%-50%-100% остаточной емкости.

Вариант №12

Ну и, конечно, широчайший простор открывается при использовании микроконтроллеров со встроенным источником опорного напряжения и имеющих вход АЦП. Тут функционал ограничивается только вашей фантазией и умением программировать.

Как пример приведем простейшую схему на контроллере ATMega328.

Хотя тут, для уменьшения габаритов платы, лучше было бы взять 8-миногую ATTiny13 в корпусе SOP8. Тогда было бы вообще шикарно. Но пусть это будет вашим домашним заданием.

Светодиод взят трехцветный (от светодиодной ленты), но задействованы только красный и зеленый.

Готовую программу (скетч) можно скачать по этой ссылке.

Программа работает следующим образом: каждые 10 секунд опрашивается напряжение питания. Исходя из результатов измерений МК управляет светодиодами с помощью ШИМ, что позволяет получать различные оттенки свечения смешением красного и зеленого цветов.

Свежезаряженный аккумулятор выдает порядка 4.1В – светится зеленый индикатор. Во время зарядки на АКБ присутствует напряжение 4.2В, при этом будет моргать зеленый светодиод. Как только напряжение упадет ниже 3.5В, начнет мигать красный светодиод. Это будет сигналом к тому, что аккумулятор почти сел и его пора заряжать. В остальном диапазоне напряжений индикатор будет менять цвет от зеленого к красному (в зависимости от напряжения).

Вариант №13

Ну и на закуску предлагаю вариант переделки стандартной платы защиты (их еще называют контроллерами заряда-разряда), превращающий ее в индикатор севшего аккумулятора.

Эти платы (PCB-модули) добываются из старых батарей мобильных телефонов чуть ли не в промышленных масштабах. Просто подбираете на улице выброшенный аккумулятор от мобилы, потрошите его и плата у вас в руках. Все остальное утилизируете как положено.

Внимание!!! Попадаются платы, включающие защиту от переразряда при недопустимо низком напряжении (2.5В и ниже). Поэтому из всех имеющихся у вас плат необходимо отобрать только те экземпляры, которые срабатывают при правильном напряжении (3.0-3.2V).

Чаще всего PCB-плата представляет собой вот такую схемку:

Микросборка 8205 — это два миллиомных полевика, собранных в одном корпусе.

Внеся в схему некоторые изменения (показаны красным цветом), мы получим прекрасный индикатор разряда li-ion аккумулятора, практически не потребляющий ток в выключенном состоянии.

Так как транзистор VT1.2 отвечает за отключение зарядного устройства от банки аккумулятора от при перезаряде, то он в нашей схеме лишний. Поэтому мы полностью исключили этот транзистор из работы, разорвав цепь стока.

Резистор R3 ограничивает ток через светодиод. Его сопротивление необходимо подобрать таким образом, чтобы свечение светодиода было уже заметным, но потребляемый ток еще не был слишком велик.

Кстати, можно сохранить все функции модуля защиты, а индикацию сделать с помощью отдельного транзистор, управляющий светодиодом. То есть индикатор будет загораться одновременно с отключением аккумулятора в момент разряда.

Вместо 2N3906 подойдет любой имеющийся под рукой маломощный p-n-p транзистор. Просто подпаять светодиод напрямую не получится, т.к. выходной ток микросхемы, управляющий ключами, слишком мал и требует усиления.

Пожалуйста, учитывайте тот факт, что схемы индикаторов разряда сами потребляют энергию аккумулятора! Во избежание недопустимого разряда, подключайте схемы индикаторов после выключателя питания или используйте схемы защиты, предотвращающие глубокий разряд.

Как, наверное, не сложно догадаться, схемы могут быть использованы и наоборот — в качестве индикатора заряда.

electro-shema.ru

Li-ion и Li-polymer аккумуляторы в наших конструкциях

Прогресс идет вперед, и на смену традиционно используемым NiCd (никель-кадмиевым) и NiMh (никель-металлогидридным) всё чаще приходят литиевые аккумуляторы.
При сравнимом весе одного элемента, литий имеет большую ёмкость, кроме того, напряжение элемента у них в три раза выше – 3,6 V на элемент, вместо 1,2 V.
Стоимость литиевых аккумуляторов стала приближаться к обычным щелочным батареям, вес и размер намного меньше, да к тому же их можно и нужно заряжать. Производитель говорит, 300-600 циклов выдерживают.
Размеры есть разные и подобрать нужный не составляет труда.
Саморазряд настолько низкий, что лежат годами и остаются заряженными, т.е. устройство остается рабочим когда оно нужно.

Основные характеристики литиевых аккумуляторов

Есть два основных типа литиевых аккумуляторов: Li-ion и Li-polymer.
Li-ion – литий-ионная батарея, Li-polymer – литий-полимерная батарея.
Отличие их в технологии изготовления. Li-ion имеют жидкий или гелевый электролит, а Li-polymer – твердый.
Это отличие повлияло на диапазон рабочих температур, немного на напряжение и на форму корпуса, которую можно придать готовому изделию. Ещё – на внутреннее сопротивление, но тут много зависит от качества изготовления.
Li-ion: -20 … +60°C; 3,6 V
LI-polymer: 0 .. +50°С; 3,7 V
Для начала надо разобраться, что это за вольты такие.
Производитель пишет нам 3,6 V, но это среднее напряжение. Обычно в даташитах пишут диапазон рабочих напряжений 2,5 V … 4,2 V.
Когда я первый раз столкнулся с литиевыми аккумуляторами, то долго изучал даташиты.
Ниже представлены их графики разряда при разных условиях.

Рис. 1. При температуре +20°C

Рис. 2. При разных температурах эксплуатации

Из графиков становится понятно, что рабочее напряжение при разряде 0,2С и температуре +20°C составляет 3,7 V … 4,2 V. Безусловно, батареи можно соединить последовательно и получить нужное нам напряжение.
На мой взгляд очень удобный диапазон напряжений, который подходит под многие конструкции, где используется 4,5V – они прекрасно работают. Да и соединив их 2 шт. получим 8,4 V, а это почти 9 V. Я их ставлю во все конструкции, где идёт батарейное питание и уже забыл, когда последний раз покупал батарейки.

Есть у литиевых аккумуляторов нюанс: их нельзя заряжать выше 4,2 V и разряжать ниже 2,5 V. Если разрядить ниже 2,5 V, восстановить не всегда удается, а выкидывать жалко. Значит, нужна защита от сверхразряда. Во многих батареях она уже встроена в виде мелкой платы, и её просто не видно в корпусе.

Схема защиты аккумулятора от сверхразряда

Бывает, попадаются аккумуляторы без защиты, тогда приходится собирать самому. Сложности это не представляет. Во-первых есть ассортимент специализированных микросхем. Во-вторых, кажется есть собранные модули у китайцев.

А в-третьих, мы рассмотрим, что можно собрать по теме из подножных материалов. Ведь не у всех есть в наличии современные чипы или привычка отовариваться на АлиЭкспресс.
Я пользуюсь вот такой суперпростой схемой многие годы и ни разу аккумулятор не вышел из строя!

Рис. 3.
Конденсатор можно не ставить, если нагрузка не импульсная и стабильно потребляющая. Диоды любые маломощные, их количество надо подобрать по напряжению отключения транзистора.
Транзисторы я применяю разные, в зависимости от наличия и тока потребления устройства, главное чтоб напряжение отсечки было ниже 2,5 V, т. е. чтоб он открылся от напряжения аккумулятора.

Настраивать схему лучше на монтажке. Берём транзистор и подавая на затвор напряжение через резистор сопротивлением 100 Ом … 10 К, проверяем напряжение отсечки. Если оно не более 2,5 V, то экземпляр годен, далее подбираем диоды (количество и иногда тип), чтобы транзистор начинал закрываться при напряжении примерно 3 V.
Теперь подаем напряжение от БП и проверяем чтобы схема срабатывала при напряжении примерно 2,8 – 3 V.
Иными словами, если напряжение на аккумуляторе опустится ниже порогового, которые мы установили, то транзистор закроется и отключит нагрузку от питания, предотвратив тем самым вредный глубокий разряд.

Особенности процесса зарядки литиевого аккумулятора

Что ж, наш аккумулятор разрядился, теперь пора его безопасно зарядить.
Как и с разрядкой, с зарядкой тоже не всё так просто. Максимальное напряжение на банке должно быть не более 4,2 V ±0.05 V! При превышении этого значения литий переходит в металлическое состояние и может произойти перегрев, возгорание и даже взрыв аккумулятора.

Заряд аккумуляторов осуществляется по достаточно простому алгоритму: заряд от источника постоянного напряжения 4.20 Вольт на элемент, с ограничением тока в 1С.
Заряд считается завершенным, когда ток упадет до 0.1-0.2С. После перехода в режим стабилизации напряжения при токе в 1С, аккумулятор набирает примерно 70-80% емкости. Для полной зарядки необходимо время около 2-х часов.
К зарядному устройству предъявляются достаточно жесткие требования по точности поддержания напряжения в конце заряда, не хуже ±0.01 Вольт на банку.

Обычно схема ЗУ имеет обратную связь – автоматически подбирается такое напряжение, чтобы ток, проходящий через аккумулятор, был равен необходимому. Как только это напряжение становится равно 4.2 Вольтам (для описываемого аккумулятора), больше поддерживать ток в 1С нельзя – далее напряжение на аккумуляторе возрастёт слишком быстро и сильно.

В этот момент аккумулятор заряжен обычно на 60%-80%, и для зарядки остальных 40%-20% без взрывов ток требуется снизить. Проще всего это сделать, поддерживая постоянное напряжение на аккумуляторе, и он сам возьмет такой ток, который ему необходим.
При снижении этого тока до 30-10 мА аккумулятор считается заряженным.

Для иллюстрации всего вышеописанного привожу график заряда, снятый с подопытного аккумулятора:

Рис. 4.
В левой части графика, подсвеченной синим, мы видим постоянный ток 0.7 А, в то время как напряжение постепенно поднимается с 3.8 В до 4.2 В.
Также видно, что за первую половину заряда аккумулятор достигает 70% своей емкости, в то время как за оставшееся время – всего 30%.

«С» значит Capacity

Часто встречается обозначение вида «xC». Это просто удобное обозначения тока заряда или разряда аккумулятора с долях его ёмкости. Образовано от английского слова «Capacity» (вместимость, ёмкость).
Когда говорят о зарядке током 2С, или 0.1С, обычно имеют в виду, что ток должен составлять (2 Ч емкость аккумулятора)/h или (0.1 Ч емкость аккумулятора)/h соответственно.

Например, аккумулятор емкостью 720 mAh, для которого ток заряда составляет 0.5С, надо заряжать током 0.5 Ч 720mAh/h = 360 мА, это относится и к разряду.

Зарядные устройства для литиевых аккумуляторов

У китайцев можно заказать по почте с бесплатной доставкой модули зарядных устройств. Модули контроллера зарядки TP4056 с гнездом мини-USB и защитой можно взять очень недорого.

А можно сделать самому простое или не очень простое зарядное устройство, в зависимости от вашего опыта и возможностей.

Схема простого зарядного устройства на LM317

Рис. 5.
Схема с применением LM317 обеспечивает достаточно точную стабилизацию напряжения, которое устанавливается потенциометром R2.
Стабилизация тока не столь критична, как стабилизация напряжения, поэтому достаточно стабилизировать ток с помощью шунтирующего резистора Rx и NPN-транзистора (VT1).

Необходимый ток зарядки для конкретного литий-ионного (Li-Ion) и литий-полимерного (Li-Pol) аккумулятора выбирается путём изменения сопротивления Rx.
Сопротивление Rx приблизительно соответствует следующему отношению: 0,95/Imax.
Указанное на схеме значение резистора Rx соответствует току в 200 мА, это примерное значение, зависит так же от транзистора.

LM317 надо снабдить радиатором в зависимости от тока заряда и входного напряжения.
Входное напряжение должно быть выше напряжения аккумулятора минимум на 3 Вольта для нормальной работы стабилизатора, что для одной банки составляет?7-9 V.

Схема простого зарядного устройства на LTC4054

Рис. 6.
Можно выпаять контролер заряда LTC4054 из старого сотового телефона, к примеру, Samsung (C100, С110, Х100, E700, E800, E820, P100, P510).

Рис. 7. У этого мелкого 5-ногого чипа маркировка «LTH7» или «LTADY»

Вдаваться в мельчайшие подробности работы с микросхемой я не буду, всё есть в даташите. Опишу только самые необходимые особенности.
Ток заряда до 800 мА.
Оптимальное напряжение питания от 4,3 до 6 Вольт.
Индикация заряда.
Защита от КЗ на выходе.
Защита от перегрева (снижение тока заряда при температуре больше 120°).
Не заряжает аккумулятор при напряжении на нём ниже 2,9 V.

Ток заряда задается резистором между пятым выводом микросхемы и землей по формуле

I=1000/R,
где I – ток заряда в Амперах, R – сопротивление резистора в Омах.

Индикатор разрядки литиевого аккумулятора

Вот простая схема, которая зажигает светодиод, когда батарея разряжена и её остаточное напряжение близко к критическому.

Рис. 8.
Транзисторы любые маломощные. Напряжение зажигания светодиода подбирается делителем из резисторов R2 и R3. Схему лучше подключать после блока защиты, чтоб светодиод не разрядил аккумулятор совсем.

Нюанс долговечности

Производитель обычно заявляет 300 циклов, но если заряжать литий всего на 0,1 Вольта меньше, до 4.10 В, то количество циклов возрастает до 600 и даже более.

Эксплуатация и меры предосторожности

Можно с уверенностью сказать, что литий-полимерные аккумуляторы самые «нежные» аккумуляторы из существующих, то есть требуют обязательного соблюдения нескольких несложных, но обязательных правил, из-за несоблюдения которых случаются неприятности.
1. Не доспускается заряд до напряжения, превышающего 4.20 Вольт на банку.
2. Не доспускается короткое замыкание аккумулятора.
3. Не доспускается разряд токами, превышающими нагрузочную способность или нагревающими аккумулятор выше 60°С. 4. Вреден разряд ниже напряжения 3.00 Вольта на банку.
5. Вреден нагрев аккумулятора выше 60°С. 6. Вредна разгерметизация аккумулятора.
7. Вредно хранение в разряженном состоянии.

Невыполнение первых трех пунктов приводит к пожару, остальных – к полной или частичной потере ёмкости.

Из практики многолетнего использования могу сказать, что ёмкость аккумуляторов изменяется мало, но увеличивается внутреннее сопротивление и ак

datagor.ru

Плата защиты Li-ion вместо зарядного устройства?

На форумах частенько советуют использовать плату защиты от какого-либо литиевого аккумулятора (или, как ее еще называют, PCB-модуль) в качестве ограничителя заряда. То есть сделать зарядное устройство для литий-ионного аккумулятора из платы защиты.

Логика такова: по мере заряда напряжение на Li-ion аккумуляторе возрастает и как только оно достигнет определенного уровня, плата защиты сработает и прекратит зарядку.

Этот принцип, например, применен в схеме зарядки для фонарика, которая то и дело всплывает в интернетах:

На первый взгляд данное решение выглядит вполне логично, не так ли? Но если копнуть немного глубже, то оказывается минусов гораздо больше, чем плюсов.

Мы не будем заострять внимание на том, что в качестве источника зачем-то выбран 8-вольтовый блок питания. Уверен, это сделано для того, чтобы на R1 рассеивалось целых 10 Вт мощности. Резистор будет греть вашу квартиру долгими зимними вечерами.

Вместо этого присмотримся к значению порогового напряжения, при котором срабатывает защита от перезаряда. Элементом, задающим этот порог, является специализированная микросхема.

Первый минус

В платах защиты применяют микросхемы разных типов (подробнее об этом читайте в этой статье), наиболее распространенные из них представлены в таблице:

Нормальным значением, до которого заряжают литий-ионный аккумулятор является 4. 2 Вольта. Однако, как можно видеть из таблицы, большинство микросхем заточены под несколько… эээ… завышенное напряжение.

Это объясняется тем, что платы защиты рассчитаны на срабатывание при возникновении аварийной ситуации для предотвращения закритических режимов работы аккумулятора. Таких ситуаций при нормальной эксплуатации батарей вообще быть не должно.

Редкие перезаряды литиевого аккумулятора до напряжения, например, 4.35В (микросхема SA57608D), наверное, не приведут к каким-либо фатальным последствиям, но это не означает, что так будет всегда. Кто знает, в какой момент это приведет к выделению металлического лития из гелевого электролита, ведущего к неизбежному замыканию электродов и выходу аккумулятора из строя?

Уже одного этого обстоятельства достаточно чтобы отказаться от использования плат защиты в качестве контроллера зарядного устройства. Но если вам этого мало, читайте дальше.

Второй минус

Второй момент, на который обычно мало кто обращает внимание — это кривая заряда Li-ion аккумуляторов. Давайте освежим ее в памяти. На графике ниже показан классический профиль заряда CC/CV, что расшифровывается как Constant Current / Constant Voltage (постоянный ток/постоянное напряжение). Такой способ заряда уже стал стандартом и большинство нормальных зарядных устройств старается его обеспечивать.

Если внимательно посмотреть на график, то можно заметить, что при напряжении на аккумуляторе в 4.2В, он еще не набрал свою полную емкость.

В нашем примере, максимальная емкость аккумулятора равна 2.1А/ч. В тот момент, когда напряжение на нем станет равным 4.2 Вольта, он оказывается заряжен всего лишь до 1.82 А/ч, что составляет 87% от своей макс. емкости.

И именно в этот момент плата защиты сработает и прекратит зарядку.

Даже если ваша плата сработывает при 4.35V (предположим, она собрана на микросхеме 628-8242BACT), это не изменит ситуацию коренным образом. Из-за того, что ближе к окончанию зарядки напряжение на аккумуляторе начинает возрастать очень быстро, разница в набранной емкости при 4. 2В и 4.35В едва ли составит более нескольких процентов. А при использовании такой платы вы еще и сокращаете срок службы аккумулятора.

Выводы

Итак, резюмируя все вышесказанное, можно смело утверждать, что применять платы защиты (PCM-модули) вместо зарядки для литиевых аккумуляторов крайне нежелательно.

Во-первых, это приводит к постоянному превышению пределельно допустимого напряжения на аккумуляторе и, соответственно, снижению срока его службы.

Во-вторых, из-за особенностей процесса зарядки li-ion, применение платы защиты в качестве контроллера заряда не позволит использовать полную емкость литий-ионного аккумулятора. Заплатив за аккумуляторы емкостью 3400 мА/ч, вы сможете использовать не более 2950 мА/ч.

Для полноценной и безопасной зарядки литиевых аккумуляторов лучше всего применять специализированные микросхемы. Наиболее популярной на сегодняшний день является TP4056. Но с этой микросхемой нужно быть осторожным, она не имеет защиты от дурака переполюсовки.

Схема зарядного устройства на микросхеме TP4056, а также другие проверенные схемы зарядников для Li-ion аккумуляторов мы рассматривали в этой статье.

Пользуйтесь литиевыми аккумуляторами правильно, не нарушайте рекомендованные производителем режимы заряда и они выдержат не менее 800 циклов заряд/разряд.

Помните, что даже при самой идеальной эксплуатации, литий-ионные аккумуляторы подвержены деградации (необратимой потери емкости). Также они имеют довольно большой саморазряд, равный примерно 10% в месяц.

electro-shema.ru

Схемы контроллеров заряда-разряда Li-ion аккумуляторов и микросхемы модулей защиты литиевых батарей

Для начала нужно определиться с терминологией.

Как таковых контроллеров разряда-заряда не существует . Это нонсенс. Нет никакого смысла управлять разрядом. Ток разряда зависит от нагрузки — сколько ей надо, столько она и возьмет. Единственное, что нужно делать при разряде — это следить за напряжением на аккумуляторе, чтобы не допустить его переразряда. Для этого применяют защиту от глубокого разряда.

При этом, отдельно контроллеры заряда не только существуют, но и совершенно необходимы для осуществления процесса зарядки li-ion аккумуляторов. Именно они задают нужный ток, определяют момент окончания заряда, следят за температурой и т.п. Контроллер заряда является неотъемлемой частью любого зарядного устройства для литиевого аккумулятора.

Исходя из своего опыта могу сказать, что под контроллером заряда/разряда на самом деле понимают схему защиты аккумулятора от слишком глубокого разряда и, наоборот, перезаряда.

Другими словами, когда говорят о контроллере заряда/разряда, речь идет о встроенной почти во все литий-ионные аккумуляторы защите (PCB- или PCM-модулях). Вот она:

И вот тоже они:

Очевидно, что платы защиты представлены в различных форм-факторах и собраны с применением различных электронных компонентов. В этой статье мы как раз и рассмотрим варианты схем защиты Li-ion аккумуляторов (или, если хотите, контроллеров разряда/заряда).

Контроллеры заряда-разряда

Раз уж это название так хорошо укрепилось в обществе, мы тоже будем его использовать. Начнем, пожалуй, с наиболее распространенного варианта на микросхеме DW01 (Plus).

DW01-Plus

Такая защитная плата для аккумуляторов li-ion встречается в каждом втором аккумуляторе от мобильника. Чтобы до нее добраться, достаточно просто оторвать самоклейку с надписями, которой обклеен аккумулятор.

Сама микросхема DW01 — шестиногая, а два полевых транзистора конструктивно выполнены в одном корпусе в виде 8-ногой сборки.

Вывод 1 и 3 — это управление ключами защиты от разряда (FET1) и перезаряда (FET2) соответственно. Пороговые напряжения: 2.4 и 4.25 Вольта. Вывод 2 — датчик, измеряющий падение напряжения на полевых транзисторах, благодаря чему реализована защита от перегрузки по току. Переходное сопротивление транзисторов выступает в роли измерительного шунта, поэтому порог срабатывания имеет очень большой разброс от изделия к изделию.

Вся схема выглядит примерно вот так:

Правая микросхема с маркировкой 8205А — это и есть полевые транзисторы, выполняющие в схеме роль ключей.

S-8241 Series

Фирма SEIKO разработала специализированные микросхемы для защиты литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов от переразряда/перезаряда. Для защиты одной банки применяются интегральные схемы серии S-8241.

Ключи защиты от переразряда и перезаряда срабатывают соответственно при 2.3В и 4.35В. Защита по току включается при падении напряжения на FET1-FET2 равном 200 мВ.

AAT8660 Series

Решение от Advanced Analog Technology — AAT8660 Series.

Пороговые напряжения составляют 2.5 и 4.32 Вольта. Потребление в заблокированном состоянии не превышает 100 нА. Микросхема выпускается в корпусе SOT26 (3х2 мм, 6 выводов).

FS326 Series

Очередная микросхема, используемая в платах защиты одной банки литий-ионного и полимерного аккумулятора — FS326.

В зависимости от буквенного индекса напряжение включения защиты от переразряда составляет от 2.3 до 2.5 Вольт. А верхнее пороговое напряжение, соответственно, — от 4.3 до 4.35В. Подробности смотрите в даташите.

LV51140T

Аналогичная схема протекции литиевых однобаночных аккумуляторов с защитой от переразряда, перезаряда, превышения токов заряда и разряда. Реализована с применением микросхемы LV51140T.

Пороговые напряжения: 2.5 и 4.25 Вольта. Вторая ножка микросхемы — вход детектора перегрузки по току (предельные значения: 0.2В при разряде и -0.7В при зарядке). Вывод 4 не задействован.

R5421N Series

Схемотехническое решение аналогично предыдущим. В рабочем режиме микросхема потребляет около 3 мкА, в режиме блокировки — порядка 0.3 мкА (буква С в обозначении) и 1 мкА (буква F в обозначении).

Серия R5421N содержит несколько модификаций, отличающихся величиной напряжения срабатывания при перезарядке. Подробности приведены в таблице:

SA57608

Очередной вариант контроллера заряда/разряда, только уже на микросхеме SA57608.

Напряжения, при которых микросхема отключает банку от внешних цепей, зависят от буквенного индекса. Подробности см. в таблице:

SA57608 потребляет достаточно большой ток в спящем режиме — порядка 300 мкА, что отличает ее от вышеперечисленных аналогов в худшую сторону (там потребляемые токи порядка долей микроампера).

LC05111CMT

Ну и напоследок предлагаем интересное решение от одного из мировых лидеров по производству электронных компонентов On Semiconductor — контроллер заряда-разряда на микросхеме LC05111CMT.

Решение интересно тем, что ключевые MOSFET’ы встроены в саму микросхему, поэтому из навесных элементов остались только пару резисторов да один конденсатор.

Переходное сопротивление встроенных транзисторов составляет ~11 миллиом (0.011 Ом). Максимальный ток заряда/разряда — 10А. Максимальное напряжение между выводами S1 и S2 — 24 Вольта (это важно при объединении аккумуляторов в батареи).

Микросхема выпускается в корпусе WDFN6 2.6×4.0, 0.65P, Dual Flag.

Схема, как и ожидалось, обеспечивает защиту от перезаряда/разряда, от превышения тока в нагрузке и от чрезмерного зарядного тока.

Контроллеры заряда и схемы защиты — в чем разница?

Важно понимать, что модуль защиты и контроллеры заряда — это не одно и то же. Да, их функции в некоторой степени пересекаются, но называть встроенный в аккумулятор модуль защиты контроллером заряда было бы ошибкой. Сейчас поясню в чем разница.

Важнейшая роль любого контроллера заряда заключается в реализации правильного профиля заряда (как правило, это CC/CV — постоянный ток/постоянное напряжение). То есть контроллер заряда должен уметь ограничивать ток зарядки на заданном уровне, тем самым контролируя количество «заливаемой» в батарею энергии в единицу времени. Избыток энергии выделяется в виде тепла, поэтому любой контроллер заряда в процессе работы достаточно сильно разогревается.

По этой причине контроллеры заряда никогда не встраивают в аккумулятор (в отличие от плат защиты). Контроллеры просто являются частью правильного зарядного устройства и не более.

Схемы правильных зарядок для литиевых аккумуляторов приведены в этой статье.

Кроме того, ни одна плата защиты (или модуль защиты, называйте как хотите) не способен ограничивать ток заряда. Плата всего лишь контролирует напряжение на самой банке и в случае выхода его за заранее установленные пределы, размыкает выходные ключи, отключая тем самым банку от внешнего мира. Кстати, защита от КЗ тоже работает по такому же принципу — при коротком замыкании напряжение на банке резко просаживается и срабатывает схема защиты от глубокого разряда.

Путаница между схемами защиты литиевых аккумуляторов и контроллеров заряда возникла из-за схожести порога срабатывания (~4.2В). Только в случае с модулем защиты происходит полное отключение банки от внешних клемм, а в случае с контроллером заряда происходит переключение в режим стабилизации напряжения и постепенного снижения зарядного тока.

electro-shema.ru

Литиевые аккумуляторы 18650 — особенности эксплуатации, напряжение и методы зарядки

Сложно найти область, где нет приборов, работающих на электрической энергии. Мобильные источники представляют аккумуляторы и одноразовые батарейки, питающие потребителя за счет превращения химической энергии в электрическую. Литий-ионные аккумуляторы представляют электронные пары с активными компонентами, содержащими соли лития. По форме аккумулятор напоминает одноразовую пальчиковую батарейку, но несколько большего размера, имеет сотни циклов зарядки, относится Li-ion аккумуляторам 18650.

Устройство li-ion аккумулятора 18650

Производство литий-ионных аккумуляторов основано на площадках компаний Sanyo, Sony, Panasonic, LG Chem, Samsung SDI, Skme, Moli, BAK, Lishen, ATL, HYB . Другие фирмы покупают элементы, переупаковывают их, выдавая за собственную продукцию. Они еще и пишут на термоусадочной пленке недостоверную информацию об изделии. В настоящий момент нет литий-ионных аккумуляторов 18650 емкостью выше 3600 мА-ч.

Основное отличие аккумуляторов от батарей в возможности многократной перезарядки. Все батарейки рассчитаны на напряжение 1,5 В, у изделия li-ion на выходе 3,7 В. Форм фактор 18650 означает, литиевый аккумулятор длиной 65 мм, диаметром 18 мм.

Характеристики рабочего режима литиевого аккумулятора 18650:

• Максимальное напряжение 4,2 В, причем даже незначительная перезарядка значительно сокращает срок службы.
• Минимальное напряжение 2,75 В. При достижении 2,5 В требуются особые условия восстановления емкости, При напряжении на клеммах2,0 В заряд не восстанавливается.
• Минимальная рабочая температура -20 0 С. Зарядка при минусовой температуре не возможна.
• Максимальная температура +60 0 С. При более высокой температуре можно ожидать взрыва или загорания.
• Емкость измеряется Ампер/часах. Полностью заряженный аккумулятор емкостью 1 А/ч может выдать 1А тока в течение часа, 2 А продолжительностью 30 минут или 15 А на протяжении 4 минут.

Контроллер заряда li-ion аккумулятора 18650

Основные производители выпускают стандартные литиевые аккумуляторы 18650 без защитной платы. Этот контроллер, выполненный в виде электронной схемы, устанавливают сверху на корпус, несколько удлиняя его. Плата располагается перед отрицательной клеммой, защищает АКБ от КЗ, перезаряда, переразряда. Собирается защита в Китае. Есть приборы хорошего качества, встречается откровенное надувательство – недостоверная информация, емкость 9 000А/ч. После установки защиты корпус помещается в термоусадочную пленку с надписями. За счет дополнительной конструкции корпус становится длиннее и толще, может не поместиться в предназначенное гнездо. Типоразмер его может быть 18700, увеличиться за счет дополнительных действий. Если аккумулятор 18650 используется для создания батареи в 12 В, в которой предусмотрен общий контроллер заряда, прерыватели на отдельных Li -ion элементах не нужны.

Целью защиты является обеспечение работы источника энергии в заданных параметрах. При зарядке простым ЗУ защита не допустит перезаряда и вовремя отключит питание, если литиевый аккумулятор 18650 сел до напряжения 2,7 В.

Маркировка литиевых аккумуляторов18650

На поверхности корпуса аккумулятора нанесена маркировка. Здесь можно найти полную информацию о технических свойствах. Кроме даты изготовления, срока годности и бренда производителя, зашифровано устройство литиевых аккумуляторов 18650, и связанные с этим аспектом потребительские качества.

1. ICR – катод литий-кобальтовый. Аккумулятор обладает высокой емкостью, но рассчитан на небольшие токи потребления. Используют в ноутбуках, видеокамерах и подобной длительно работающей технике с небольшим потреблением энергии.
2. IMR – катод литий-марганцевый. Обладает способностью выдавать большие токи, выдерживает разрядку до 2,5 а/ч.
3. INR – катод из никелатов. Обеспечивает высокие токи, выдерживают разряд до 2,5 В.
4. NCR – специфическая маркировка компании Panasonic. По свойствам аккумулятор идентичен IMR. Используются никелаты, соли кобальта, окись алюминия.

Позиции 2,3,4 называют «высокотоковыми», их используют для фонарей, биноклей, фотоаппаратов.

Литий-феррофосфатные аккумуляторы обладают способностью работать при глубоком минусе, восстанавливаются при глубоком разряде. Недооценены на рынке.

По маркировке можно определить, это литиевый заряжаемый аккумулятор буквы – I R. Если есть буквы C/M/F – известен материал катода. Будет указана емкость, обозначенная mA/h. Дата выпуска и срок годности расположены в разных местах.

Следует знать, нет у производителей литиевых многозарядных батарей изделий емкостью больше 3 600 мА/ч. Для того чтобы отремонтировать батарею ноутбука или собрать новую нужно приобретать аккумуляторы без защиты. Для использования в единичном экземпляре нужно покупать элементы с защитой.

Как проверить литиевый аккумулятор 18650

Если покупая дорогой прибор, вы сомневаетесь в правдивости информации на корпусе, есть способы проверки. Кроме специальных измерителей можно использовать подручные средства.

• У вас есть зарядное устройство, можно засечь время полной зарядки определенной силой тока. Произведение времени на силу тока выявит приблизительную емкость li-ion аккумулятора.
• Вам поможет интеллектуальное зарядное устройство. Оно покажет и напряжение, и емкость, но стоит прибор дорого.
• Подключите фонарик, замерьте силу тока, и ждите, когда светоч потухнет. Произведение времени на силу тока дает емкость тока в А/ч.

Определить мощность аккумулятора можно по весу: литиевый аккумулятор 18650 емкостью 2000мА/ч должен весить 40 г. Чем выше емкость, тем больше вес. Но бракоделы научились подсыпать песок в корпус, для тяжести.

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов 18650

Литиевые аккумуляторы требовательны к параметрам напряжения на клеммах. Предельное напряжение 4,2 В, минимальное – 2,7 В. поэтому зарядное устройство работает как стабилизатор напряжения, создавая на выходе 5 В.

Определяющими показателями является ток зарядки и количество элементов в батарее, выставляемые своими руками. Каждый элемент (банка) должен получить полный заряд. Распределяется энергия с использованием схемы балансира для литиевых аккумуляторов 18650. Балансир может быть встроенным или контроль ведется вручную. Хорошее ЗУ стоит дорого. Сделать зарядку своими руками для li-ion может каждый, кто разбирается в электрических схемах и умеет паять.

Предлагаемая схема зарядного устройства, выполненного своими руками для литиевых аккумуляторов 18650, проста, будет отключать потребителя после зарядки самостоятельно. Стоимость комплектующих около 4 долларов, не дефицит. Приспособление надежное, не перегреется и не загорится.

Схема зарядного устройства для литиевых аккумуляторов 18650

В зарядном, сделанном своими руками, ток в цепи регулируется резистором R4. Сопротивление подбирают таким, чтобы первоначальный ток зависит от емкости литиевого аккумулятора 18650.Каким током заряжать li-ion аккумулятор, если его емкость 2 000 мА/ч? 0,5 – 1,0 С составит 1-2 ампера. Это и есть ток зарядки.

Каким током заряжать li-ion аккумулятор 18650

Есть порядок восстановления работоспособности литиевого аккумулятора 18650 после падения напряжения до рабочего. Мы восстанавливаем емкость, измеряемую в ампер-часах. Поэтому вначале подключаем Li-ion аккумулятор форм-фактор 18650 к ЗУ, потом своими руками устанавливаем ток зарядки. Напряжение изменяется по времени, начальное 0,5 В. Как стабилизатор, ЗУ рассчитан на 5 В. Для сохранения работоспособности, благоприятными считают параметры 40-80 % от емкости.

Схема зарядки li-ion аккумулятора 18650 предполагает 2 этапа. Вначале нужно поднять напряжение на полюсах до 4,2 В, далее постепенным снижением силы тока стабилизировать емкость. Заряд считается полным, если сила тока снизилась до значения 5-7 мА, когда питание отключится. Весь цикл зарядки не должен превышать 3 часа.

Самая простая одногнездная китайская зарядка для li-ion аккумуляторов 18650 рассчитана на зарядный ток в 1 А. Но следить за процессом придется самостоятельно, переключать своими руками. Универсальные зарядные устройства дороги, но имеют дисплей и самостоятельно ведут процесс.

Как правильно зарядить Li-ion аккумулятор 18650 в ноутбуке? Подключение комплекта источников энергии в гаджете через Pover Bank. Батарея может заряжаться от сети, но важно отключать питание, как только блок набрал емкость.

Восстановление li-ion аккумулятора 18650

Если АКБ отказывается работать, это может проявиться так:

• Источник энергии быстро разряжается.
• Аккумулятор сел и не заряжается вообще.

Быстро разрядиться может любой источник, если емкость пропала. Именно этим страшен перезаряд и глубокий разряд, от которых ставится защита. Но нет спасения от естественного старения, когда хранение на складе ежегодно снижает емкость банок. Способов регенерации нет, только замена.

Что делать, если аккумулятор не заряжается после глубокого разряда? Как восстановить li-ion 18650? После отключения аккумулятора контроллером, в нем еще есть запас энергии, способный выдать 2.8-2.4 В напряжения на полюсах. Но зарядное устройство не распознает заряд до 3,0В, ему все, что ниже, то и ноль. Можно ли разбудить аккумулятор, запустить химическую реакцию вновь? Что нужно сделать, чтобы поднять заряд li-ion 18650 до 3,1 -3,3В? Нужно использовать способ «толкнуть» аккумулятор, дать ему необходимый заряд.

Не вдаваясь в расчеты, используйте предложенную схему, смонтировав ее с резистором 62 Ом (0,5Вт). Здесь использован блок питания на 5 В.

Если резистор греется, на литиевом аккумуляторе ноль, значит, есть КЗ или неисправен модуль защиты.

Как восстановить литиевый аккумулятор 18650, используя универсальное ЗУ? Выставить ток заряда 10 мА, и выполнить предзарядку, как написано в инструкции к прибору. После поднятия напряжения до 3,1 В зарядить в 2 этапа по схеме SONY.

Какие литиевые аккумуляторы 18650 лучше на Али Экспресс

Если для вас важна стоимость и качество литиевого аккумулятора 18650, воспользуйтесь ресурсом AliExpress. Здесь много товара, от разных производителей. Искомый аккумулятор пользуется спросом, его любят подделывать. Поэтому необходимо знать основные отличия хорошей модели от реплики.

Критично отнеситесь к указанной емкости. Только лучшие производители добились 3 600 А/ч, средние имеют показатель 3000-3200 А/ч. Защищенный аккумулятор больше на 2-3 мм в длину и чуть толще незащищенного. Но если вы собираете батарею, защита не нужна, не переплачивайте.

Добротные изделия и здесь стоят дороже. Учтите, что Ultrafire обещает 9000 мА/ч, но на деле оказывается в 5-10 раз ниже. Лучше использовать товар от проверенного производителя, стараться покупать всегда одну и ту же марку аккумулятора.

Предлагаем посмотреть порядок восстановления литиевого аккумулятора 18650

batts.pro

Простая зарядка Li-ion аккумуляторов – IT-блог

Привет. Есть у меня замечательный китайский фонарик с линзой. Светит отлично. Работает на одном Li-ion аккумуляторе форм-фактора 18650. Не так давно досталось мне несколько таких же живых аккумуляторов 18650 от сдохшей ноутбучной батареи. Так как аккумов стало много, надо было что-то делать с зарядкой этого хозяйства. Штатная зарядка от фонарика показалась мне очень подозрительной и неудобной. Откидная вилка для включения в сеть 220 короткая и не в каждую розетку подойдет, да еще и постоянно выпадает из настенной розетки. Шлак короче. В связи с тем что в последнее время руки чешутся что-то попаять, то очень захотелось мне намутить зарядку собственную.
Чуть погуглил и нашел дешевенький китайский контроллер заряда Li-ion аккумуляторов с минимумом обвеса.
В общем взят был за основу QX4054 в корпусе SOT-23-5. Даташит на китайском внизу поста. Есть похожие контроллеры от Linear Technology LT4054 , но ценник на них мне показался не гуманным да и где купить их в Украине я не нашел.(

Что умеет. Судя из того что удалось выяснить из даташита, умеет заряжать аккумуляторы током до 800mA и путем гашения подцепленого к нему светодиода отображать окончание зарядки. Заканчивает процесс заряда аккумулятора при достижении напряжения 4.2Вольт либо есть зарядниый ток опустился до 25mA.

Такая вот букашенция. Привожу примерное описания выводов контроллера:

VCC – Понятно. Питание 4,5 – 6,5 Вольт.
GND – Общий вывод. То есть «земля».
PROG – Вывод для программирования тока заряда.
CHRG – Индикация окончания заряда.
BAT – Поключение плюсового вывода батареи.

Скажу стразу, что в процессе работы QX4054 греется достаточно сильно. Поэтому при расчете тока заряда, я выбрал значение 500mA. Номинал резистора при этом составляет 2кОм.
Формула для расчета очень простая и есть в даташите, но приведу ее и здесь.
I bat = (V prog /R prog )*1000

Где:
I bat – ток заряда в Амперах.
V prog – Берется из даташита и равно 1В
R prog – Сопротивление резистора в Омах.

Подставляем наши 0.5 Ампера: R prog = (V prog /0.5)*1000.
Итого 2000 Ом. Меня это устраивает.
К сожалению этот контроллер не имеет защиты от неправильного включения аккумулятора, и если в рабочем состоянии перепутать полярность подключаемого аккумулятора, то QX4054 за секунду превращается в дым. Поэтому пришлось чуть доработать типовую схему включения. От идеи защитного диода пришлось отказаться, так как я побоялся что падение напряжения на диоде в 0.5 вольта приведет к перезаряду или же каким-то другим последствиям. Поэтому пошел путем включения защитного диода и самовосстанавливающегося предохранителя.
Не знаю насколько такой вариант технически правилен, но он спасает контроллер от выгорания. Плюс есть индикация ошибки подключения. Собственно схема ниже.

Печатку разводил под свой отсек для батарей 18650. Так что для заряда батарей в других форматах, перерисовывайте для себя. Печатная плата в diptrace без заливки:

С заливкой:

Вид сверху:

Травим платку, любым удобным для вас способом. Я, как обычно, делаю печатки при помощи пленочного фоторезиста.

Собираем.Вид почти готовой зарядки без корпуса. В наладке зарядка не нуждается. Правильно собранное устройство работает сразу. Подключаем источник питания 5В, вставляем разряженый аккумулятор и наблюдаем процесс зарядки.

При ошибочном подключении аккумулятора, загорается красный светодиод ошибки.

Осталось подыскать или склеить корпус для зарядки, и можно спокойно эксплуатировать. В качестве корпуса планирую использовать пластик из сгоревшего ноутбучного блока питания.
Если не полениться и добавить в схему линейный стабилизатор типа LM7805, то получится более универсальная зарядка с возможностью использовать различные блоки питания от 6 до 15 вольт. Если придется делать себе еще одну то пожалуй сделаю с LM7805.

Понравились мне мелкие микросхемы для простых зарядных устройств. покупал я их у нас в местном оффлайн магазине, но как назло они там закончились, их долго везли откуда то. Глядя на эту ситуацию, я решил заказать себе их небольшим оптом, так как микросхемы довольно неплохие, и в работе понравились.
Описание и сравнение под катом.

Я не зря написал в заголовке про сравнение, так как за время пути собачка могла подрасти микрухи появились в магазине, я купил несколько штук и решил их сравнить.
В обзоре будет не очень много текста, но довольно много фотографий.

Но начну как всегда с того, как мне это пришло.
Пришло в комплекте с другими разными детальками, сами микрухи были упакованы в пакетик с защелкой, и наклейкой с названием.

Данная микросхема представляет собой микросхему зарядного устройства для литиевых аккумуляторов с напряжением окончания заряда 4.2 Вольта.
Она умеет заряжать аккумуляторы током до 800мА.
Значение тока устанавливается изменением номинала внешнего резистора.
Так же она поддерживает функцию заряда небольшим током, если аккумулятор сильно разряжен (напряжение ниже чем 2.9 Вольта).
При заряде до напряжения 4.2 Вольта и падении зарядного тока ниже чем 1/10 от установленного, микросхема отключает заряд. Если напряжение упадет до 4.05 Вольта, то она опять перейдет в режим заряда.
Так же имеется выход для подключения светодиода индикации.
Больше информации можно найти в , у данной микросхемы существует гораздо более дешевый .
Причем он более дешевый у нас, на Али все наоборот.
Собственно для сравнения я и купил аналог.

Но каково же было мое удивление когда микросхемы LTC и STC оказались на вид полностью одинаковыми, по маркировке обе – LTC4054.

Ну может так даже интереснее.
Как все понимают, микросхему так просто не проверить, к ней надо еще обвязку из других радиокомпонетов, желательно плату и т.п.
А тут как раз товарищ попросил починить (хотя в данном контексте скорее переделать) зарядное устройство для 18650 аккумуляторов.
Родное сгорело, да и ток заряда был маловат.

В общем для тестирования надо сначала собрать то, на чем будем тестировать.

Плату я чертил по даташиту, даже без схемы, но схему здесь приведу для удобства.

Ну и собственно печатная плата. На плате нет диодов VD1 и VD2, они были добавлены уже после всего.

Все это было распечатано, перенесено на обрезок текстолита.
Для экономии я сделал на обрезке еще одну плату, обзор с ее участием будет позже.

Ну и собственно изготовлена печатная плата и подобраны необходимые детали.

А переделывать я буду такое зарядное, наверняка оно очень известно читателям.

Внутри него очень сложная схема, состоящая из разъема, светодиода, резистора и специально обученных проводов, которые позволяют выравнивать заряд на аккумуляторах.
Шучу, зарядное находится в блочке, включаемом в розетку, а здесь просто 2 аккумулятора, соединенные параллельно и светодиод, постоянно подключенный к аккумуляторам.
К родному зарядному вернемся позже.

Спаял платку, выковырял родную плату с контактами, сами контакты с пружинами выпаял, они еще пригодятся.

Просверлил пару новых отверстий, в среднем будет светодиод, отображающий включение устройства, в боковых – процесс заряда.

Впаял в новую плату контакты с пружинками, а так же светодиоды.
Светодиоды удобно сначала вставить в плату, потом аккуратно установить плату на родное место, и только после этого запаять, тогда они будут стоять ровно и одинаково.

Плата установлена на место, припаян кабель питания.
Собственно печатная плата разрабатывалась под три варианта запитки.
2 варианта с разъемом MiniUSB, но в вариантах установки с разных сторон платы и под кабель.
В данном случае я сначала не знал, какбель какой длины понадобится, потому запаял короткий.
Так же припаял провода, идущие к плюсовым контактам аккумуляторов.
Теперь они идут по раздельным проводам, для каждого аккумулятора свой.

Вот как получилось сверху.

Ну а теперь перейдем к тестированию

Слева на плате я установил купленную на Али микруху, справа купленную в оффлайне.
Соответственно сверху они будут расположены зеркально.

Сначала микруха с Али.
Ток заряда.

Теперь купленная в оффлайне.

Ток КЗ.
Аналогично, сначала с Али.

Теперь из оффлайна.

Налицо полная идентичность микросхем, что ну никак не может не радовать:)

Было замечено, что при 4.8 Вольта ток заряда 600мА, при 5 Вольт падает до 500, но это проверялось уже после прогрева, может так работает защита от перегрева, я еще не разобрался, но ведут себя микросхемы примерно одинаково.

Ну а теперь немного о процессе зарядки и доработке переделки (да, даже так бывает).
С самого начала я думал просто установить светодиод на индикацию включенного состояния.
Вроде все просто и очевидно.
Но как всегда захотелось большего.
Решил, что будет лучше, если во время процесса заряда он будет погашен.
Допаял пару диодов (vd1 и vd2 на схеме), но получил небольшой облом, светодиод показывающий режим заряда светит и тогда, когда нет аккумулятора.
Вернее не светит, а быстро мерцает, добавил параллельно клеммам аккумулятора конденсатор на 47мкФ, после этого он стал очень коротко вспыхивать, почти незаметно.
Это как раз тот гистерезис включения повторной зарядки, если напряжение упало ниже 4.05 Вольта.
В общем после этой доработки стало все отлично.
Заряд аккумулятора, светит красный, не светит зеленый и не светит светодиод там, где нет аккумулятора.

Аккумулятор полностью заряжен.

В выключенном состоянии микросхема не пропускает напряжение на разъем питания, и не боится закоротки этого разъема, соответственно не разряжает аккумулятор на свой светодиод.

Не обошлось и без измерения температуры.
У меня получилось чуть более 62 градусов после 15 минут заряда.

Ну а вот так выглядит полностью готовое устройство.
Внешние изменения минимальны, в отличие от внутренних. Блок питания на 5 /Вольт 2 Ампера у товарища был, и довольно неплохой.
Устройство обеспечивает тока заряда 600мА на канал, каналы независимые.

Ну а так выглядело родное зарядное. Товарищ хотел попросить меня поднять в нем зарядный ток. Оно и родного то не выдержало, куда еще поднимать, шлак.

Резюме.
На мой взгляд, для микросхемы за 7 центов очень неплохо.
Микросхемы полностью функциональны и ничем не отличаются от купленных в оффлайне.
Я очень доволен, теперь есть запас микрух и не надо ждать, когда они будут в магазине (недавно опять пропали из продажи).

Из минусов – Это не готовое устройство, потому придется травить, паять и т.п., но при этом есть плюс, можно сделать плату под конкретное применение, а не использовать то, что есть.

Ну и в тоге получить рабочее изделие, изготовленное своими руками, дешевле чем готовые платы, да еще и под свои конкретные условия.
Чуть не забыл, даташит, схема и трассировка –

В прошлый раз я рассматривал вопрос о замене никель-кадмиевых NiСd аккумуляторов шуруповерта на литий-ионные. Теперь остался вопрос зарядки этих аккумуляторов. Литий ионные аккумуляторы формата 18650 обычно могут заряжаться до напряжения 4,20 В на ячейку с допустимым отклонением не больше 50 милливольт потому, что увеличение напряжения может привести повреждению структуры батареи. Ток заряда аккумулятора может находится в пределах от 0,1С до 1С(С-емкость аккумулятора). Лучше выбрать это значение согласно даташиту на конкректный аккумулятор. Я применил в переделке шуруповерта аккумуляторы марки Samsung INR18650-30Q 3000mAh 15A. Смотрим даташит-ток зарядки -1,5А.

Наиболее правильным будет провести заряд литиевых аккумуляторов в два этапа по методу CC/CV (constant current, constant voltage-постоянный ток, постоянное напряжение). Первый этап- должен обеспечен постоянный ток заряда. Величина тока составляет 0.2-0.5С. Для аккумулятора с емкостью 3000 мА/ч, номинальный ток заряда на первом этапе равен 600-1500 мА.. Второй этап – зарядка аккумулятора постоянным напряжением, ток постоянно снижается. Поддерживается напряжение на аккумуляторе в пределах 4.15-4.25 В. Процесс заряда будет законченным когда току падет до 0.05-0.01С.
На этом этапе ЗУ поддерживает на аккумуляторе напряжение 4.15-4.25 вольта и контролирует значение тока.По мере набора емкости, зарядный ток будет снижаться. Как только его значение уменьшится до 0.05-0.01С, процесс заряда считается оконченным.
Принимая во внимание вышесказанное применил готовые электронные модули с Алиэкспресс. Понижающая плата CC/CV с ограничением по току на микросхеме XL4015E1 или на LM2596. Предпочтительней плата на XL4015E1 так, как она более удобна в настройках.

Характеристики платы на XL4015E1.
Максимальный выходной ток до 5 Ампер.
Напряжение на выходе: 0.8 В-30 Вольт.
Напряжение на входе: 5 В-32 Вольт.
Плата на LM2596 имеет аналогичные параметры, только ток чуть меньше – до 3 Ампер.
Плату для управление зарядом литий-ионной батареи выбрана ранее. В качестве источника питания можно применить любой со следующими параметрами-выходное напряжение не ниже 18 Вольт (для схемы 4S), ток не ниже 2-3 Ампер. В качестве первого примера построения зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов шуруповерта я использовал адаптер 220\12 Вольт, 3 Ампера.

Предварительно я проверил какой ток он может выдать пир номинальной нагрузке. Подключил к выходу автолампу и выждал полчаса. Выдает свободно без прегруза 1,9 Ампер. Также измерил температуру на радиаторе транзистора-40 градусов Цельсия. Вполне неплохо-нормальный режим.

Но в этом случае не хватает напряжения. Это легко исправимо, с помощью всего одной копеечной радиодетали-переменного резистора (потенциометр) на 10-20 кОм. Рассмотрим типовую схему адаптера.

На схеме есть управляемый стабилитрон TL431, он находится в цепи обратной связи. Его задача поддерживать стабильное выходное напряжение в соответствие с нагрузкой. Через делитель из двух резисторов он подключен к плюсовому выходу адаптера. Нам нужно припаять к резистору(или выпаять его совсем и на его место припаять, тогда напряжение будет регулироваться и в меньшую сторону) который подключен к выводу 1 стабилитрона TL431 и к минусовой шине переменный резистор. Вращаем ось потенциометра и выставляем нужное напряжение. В моем случае я задал 18 Вольт(небольшой запас от 16,8 В для падения на плате CCCV). Если у вас напряжение указанное на корпусах электролитических конденсаторах стоящих на выходе схемы будет больше нового напряжения они могут взорваться. Тогда надо заменить их с запасом 30% по напряжению.
Далее подключаем к адаптеру плату для управление зарядом. Выставляем подстроечным резистором на плате напряжение 16,8 Вольт. Другим подстроечным резистором выставляем ток 1,5 Ампера, предварительно подключаем тестер в режиме амперметра к выходу платы. Теперь можно подсоединить литий-ионной сборку шуруповерта. Зарядка прошла нормально, ток к концу заряда упал до минимума, батарея зарядилась. Температура на адаптере была в пределах 40-43 градусов Цельсия, что вполне нормально. В перспективе можно в корпусе адаптера для улучшения вентиляции (особенно в летнее время) насверлить отверстия.
Окончание заряда батареи можно увидеть по включению светодиода на плате на XL4015E1. В данном примере я использовал другую плату на LM2596 так, как случайно в ходе экспериментов сжег XL4015E1. Советую делать зарядку лучше на плате XL4015E1.

У меня есть еще штатное зарядное от другого шуруповерта. Оно рассчитано на зарядку никель-кадмиевых аккумуляторов. Хотелось использовать это штатное зарядное чтобы заряжать и никель-кадмиевых аккумуляторы и литий-ионные.

Это решилось просто- припаял к выходным проводам (красный плюс, черный минус) провода к плате CCCV.
Напряжение холостого хода на выходе штатное зарядного было 27 Вольт, это вполне подходит для нашей зарядной платы. После подключил так же как и варианте с адаптером.

Окончание зарядки здесь мы видим по изменению цвета свечения светодиода(переключился с красного на зеленый).
Саму плату CCCV я поместил в подходящую пластмассовую коробку, выведя провода наружу.

Если у вас штатное зарядное на трансформаторе то можно подключить плату CCCV после диодного мостика выпрямителя.
Способ переделки адаптера под силу начинающим и может пригодиться в других целях, в результате получим бюджетный блок для питания различных устройств.
Всем желаю здоровья и успехов в покупках и жизни.
Подробнее процесс работы с зарядным устройством для переделанного шуруповерта можно посмотреть в видео

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Планирую купить +27 Добавить в избранное Обзор понравился +28 +51

Amazon.com: D-PLANET [4-PACK] 5A DC-DC регулируемый понижающий преобразователь 4 ~ 38 В в 1,25-36 В понижающий источник питания Высокоэффективный модуль регулятора напряжения: Домашнее аудио и кинотеатр

Кажется, это хорошее соотношение цены и качества, определенно дешевле и меньше, чем я мог бы сделать сам. Мое применение – стабилизатор напряжения постоянного тока в ламповом усилителе звука.

Каждый из них был в запечатанном сером дымовом мешке ESD, затем эти 4 были внутри большого серого мешка ESD (также запечатанного). Этот больший внешний пакет был обернут в несколько слоев пузырчатой ​​пленки 1/4 дюйма, а затем помещен в пузырчатый конверт (который поместился в мой почтовый ящик кластера вместе с большим количеством нежелательной почты).Итак, 5 звезд на упаковке.

Я протестировал все 4 из них вскоре после открытия коробки, в которой они пришли. На данный момент мне действительно нужен был только один, но я не мог отказаться от скидки на покупку 4-х упаковок, так как знаю, что буду использовать их. очень скоро в других проектах, которые я запланировал. По словам других обозревателей, я сначала повернул триммеры против часовой стрелки на 10 оборотов на каждом из них. Затем один за другим я подключил их к источнику питания 0-28 В, 7,5 А, проверил выходной сигнал на калиброванном мультиметре Fluke 77BN и подключил один из этих Golden Metal-Fin (крепление на шасси) 10 Ом, 25 Вт. силовой резистор в качестве нагрузки (что дает 0.Ток 63 А, подаваемый маленьким модулем), и это был хороший тест для моего непосредственного применения, потому что я буду использовать его на лампе, которая потребляет 0,6 А при 6,3 В для питания нити накала.

Каждый из них при подаче напряжения на вход 12 В выдавал около 1,357 В при регулировке потенциометра против часовой стрелки, так что в этом смысле все они были идентичны. Затем я отрегулировал подстроечный резистор, пока на мультиметре Fluke не увидел 6,3 В постоянного тока. Затем я изменил входное напряжение на 9 В, а выходное напряжение не изменилось.Затем я изменил входное напряжение на 5 В и ВСЕ ЕЩЕ без изменений на выходе 6,3 В под нагрузкой! Таким образом, эти вещи, продаваемые как понижающие преобразователи постоянного тока в постоянный, также могут повышать напряжение, по крайней мере, с входного напряжения 5 В до выхода 6,3 В, как я их тестировал. Бонусное счастье, так что 5 звезд за это тоже. (Я забыл упомянуть, что на каждый из 4 модулей я прикрепил небольшой радиатор, поставляемый с каждой микросхемой регулятора, прежде чем я начал тестирование). Также я проверил, изменится ли выходное напряжение 6,3 В, если я сниму нагрузочный резистор при подаче входного напряжения; Ответ – НЕТ, выходное напряжение не изменилось даже на 1 мВ, независимо от того, было ли входное напряжение 5, 9 или 12 В, удаление и установка нагрузочного резистора вообще не повлияла на выходное напряжение.Очень стабильно, снова 5 звезд.

Так как я проводил это тестирование на работе, у меня был весь день, чтобы проверить их, поэтому после первоначального тестирования всех 4, как описано, я провел тест на «приработку» по 2 часа для каждого из них. Сама печатная плата (при прикосновении к заземляющему слою на задней стороне платы и радиатору регулирующего чипа была едва заметно теплее, чем температура кожи моего пальца после работы под нагрузкой в ​​течение 2 часов. Маленький сердечник тороида (или провод Обернутый вокруг него) БЫЛО немного теплым после 2-часового приработки, но не настолько, чтобы мне захотелось убрать палец.Но определенно теплее, чем плата PCB или микросхема регулятора. Я могу жить с этим.

Затем я сделал то, что нарисовал на моей схеме для моего усилителя, а именно разместил электролитический колпачок 1000 мкФ 50 В поперек выхода вместе с керамическим дисковым конденсатором 0,01 мкФ. (В моей схеме я нарисовал электролитический конденсатор, находящийся прямо на выходе модуля, а затем конденсатор 0,01 мкФ, находящийся прямо на выводах нити накала лампового гнезда). Когда это было сделано, я подключил пробник X1 к нагрузочному резистору и посмотрел на пульсации откалиброванного осциллографа Tektronix 2246; пульсации были в основном нулевыми с этими двумя конденсаторными фильтрами на выходе (менее 0.5 мВ).

Так что я удовлетворен тем, что они будут весьма полезны для регулятора нити постоянного тока в моих аудиопроектах с электронными лампами и намного лучше линейного регулятора LM338 на 5 ампер из-за гораздо более низкой тепловой мощности – это действительно на порядки меньше тепла, чем я получал от линейных стабилизаторов напряжения LM338, которые я использовал в прошлом. Итак, для моего приложения снова 5 звезд.

Для тех из вас, кто не думает в «метрической системе» и кому лень открыть другую вкладку в своем браузере, чтобы воспользоваться бесплатным калькулятором длины, вот размеры: 2.125 “Д x 1,0” Ш x 0,625 “В.

Наконец, я так устал от многих из этих китайских продуктов, которые утверждают, что вы можете использовать их (например) при входном напряжении до 32 В, НО они дают вам только 35 В. номинальные конденсаторы на плате. Это просто хреновая инженерия, если у них есть конденсаторы на 35 В, вам лучше не применять более 24 В или около того (чтобы иметь удобный предел погрешности. Вы, что и входные, и выходные конденсаторы на этой печатной плате рассчитаны на 50 В. И последнее, заслуженное 5 звезд!

Я не могу сказать, как они будут работать при полной нагрузке 5 А, потому что у меня не было нагрузочные резисторы для этого.Но с другой стороны, в соответствии с хорошей инженерной практикой, я не думаю, что я бы потребовал от них больше 2А (2,5А на вызов). Вы никогда не должны ожидать, что (в долгосрочной перспективе) любое устройство будет работать с максимальным номинальным током или напряжением.

Я собираюсь использовать один из них в моем текущем проекте, который представляет собой металлический ящик 8 дюймов x 8 дюймов x 8 дюймов (стальное шасси Hammond 1401E с простыми в обработке алюминиевыми передней и задней панелями), который В него встроен монофонический трехтриодный двухтактный усилитель мощностью 3,8 Вт RMS, управляющий установленным на передней панели Visaton FR8WP 3.3-дюймовый полнодиапазонный динамик с сопротивлением 8 Ом. Там будет один из тех удобных модулей MP3 / FLAC-плеера на передней панели, регулятор громкости и тембра, а также регулятор «Blend», который позволит мне постоянно регулировать микширование. вниз для входов левого и правого каналов в моно, так что я могу выбрать все левые, все правые или их сочетание для моего моно сигнала (в зависимости от того, что лучше всего звучит с каким-либо конкретным исходным материалом).

Он использует 12-контактный Compactron 6AC10 (3 триода Hi-Mu в одной оболочке) для предусилителя SRPP и фазоинвертора, управляемого трансформатором (Hammond 125D); и 9-контактный триод 5687 dual twin med-mu для двухтактного выходного каскада (Hammond Выходной трансформатор 125H PRI = 10K SEC = 8 Ом).При 300 В на 5687 вы получаете чистую максимальную мощность 3,8 Вт от одной лампы. Понизьте 300 В до 260 В для фазоинвертора (с диодом постоянного тока 1N5311-1 на катоде) и понизьте 260 В до 240 В для предусилителя SRPP (с диодом постоянного тока 1N5311-1 на катоде). . Total Hi-Fi не будет, но это не приложение. Это будет 8-дюймовый куб, который позволит мне слушать аудиокниги и чтения Священного Корана. Таким образом, в этом приложении номинальные значения трансформатора от 150 Гц до 15 кГц хорошо совпадают с рейтингом динамика от 100 Гц до 20 кГц.Точно так же выходная мощность 3,8 Вт является разумным соответствием максимальной мощности динамиков 15 Вт, а чувствительность динамиков 84 дБ / 1 Вт / M сделает его достаточной нагрузкой для прослушивания за боковым столиком с откидным верхом или за столиком в спальне. Фактически, он, вероятно, также будет достаточно громким, чтобы заполнить небольшую комнату (8 футов на 8 футов или около того) звуком, достаточно громким, чтобы разговор обычным голосом был невозможен.

Я собираюсь использовать только один из этих модулей регуляторов для ОБЕИХ нитей трубки, который будет иметь ток 1,5 А, протекающий через устройство – удобно в пределах его рейтинга 5 А.Способ, которым я собираюсь установить этот модуль, вероятно, должен быть таким же, как и вам: он будет установлен на боковой или задней стенке корпуса, при этом декоративный горшок вниз и небольшой радиатор вверх. Таким образом, модуль может охлаждаться естественным путем за счет конвекции, и поднимающийся горячий воздух не будет нагревать подстилочный горшок (который является пластиковым и склонен к плавлению или отказу. Я не ожидаю (на основе сегодняшних испытаний), что он будет генерировать много тепло, но лучше планировать заранее и быть в безопасности, а не сожалеть, не так ли? Такое положение установки также позволяет воздушному потоку подниматься над задней заземляющей пластиной модуля (которая излучает часть тепла регулятора).

И последнее замечание, два монтажных отверстия в модуле подходят для оборудования # 4-40, но если у вас нет низкопрофильной гайки для верхней части, вам лучше использовать нейлоновую гайку там, потому что она довольно близко к входу и выходу припаять язычки на верхней части печатной платы. Снизу монтажные отверстия окружены заземляющей пластиной, так что не беспокойтесь, если вы используете металлические стойки, нечего замыкаться на нижней части.

Взлом дешевого модуля понижающего преобразователя постоянного тока (микросхема LM2596) в светодиодный драйвер CC

То, что вы описали, является солидным подходом.

Если вы хотите получить дополнительную информацию об этом, вы можете проверить ссылку: (См. Рисунок 5 для вашего подхода) http://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/convert-a-buck- Regulator.html

TL; DR: вы можете сделать то, что предложили, но рассеиваемая мощность на вашем чувствительном резисторе будет довольно высокой. Предлагаемый обходной путь – компенсировать напряжение обратной связи.

Из-за P = LED_current x Feedback_voltage. В вашем случае ток 123 мА приведет к рассеиванию мощности 150 мВт, поэтому вы можете использовать резистор 1/4 Вт.Если вас это устраивает, тогда можете идти. В противном случае проверьте ссылку / сообщение ниже, чтобы компенсировать напряжение и уменьшить рассеиваемую мощность. В качестве опорного напряжения, простой LDO может быть присоединен к входному сигналу.

Вот некоторые части веб-сайта по ссылке:

---

Во время работы разделенная копия выходного напряжения, подключенная к выводу FB, по сравнению с внутренним напряжением 600 мВ [примечание: artivle относится к ADP2384. Ваш чип имеет 1.23V FEEBACK напряжение] ссылку, и используется для создания надлежащей скважности переключателей.В установившемся состоянии вывод FB удерживается на уровне 600 мВ, поэтому VOUT регулируется на уровне 600 мВ, умноженном на коэффициент деления. Если верхний резистор заменен светодиодами (Рисунок 5), выходное напряжение должно быть любым, необходимым (в пределах номинальных значений) для поддержания 600 мВ на FB; следовательно, ток через светодиоды будет контролироваться на уровне 600 мВ / RSENSE.

Эта схема прекрасно работает, когда прецизионный резистор, соединяющий FB с землей, устанавливает ток светодиода, но резистор рассеивает большую мощность: P = 600 мВ × ILED.Это не большая проблема для светодиодов с низким током, но при высоких токах светодиодов низкая эффективность значительно увеличивает теплоотдачу светильника (600 мВ × 4 А = 2,4 Вт). Понижение опорного напряжения FB уменьшает рассеивание мощности пропорционально, но большинство регуляторов постоянного тока в постоянный ток не имеют средств, чтобы изменить эту ссылку. К счастью, два трюки могут уменьшить опорное напряжение для большинства регуляторов понижающих: использовать СС / TRK-контактную или смещение напряжения Rsense.

[…]

Использование выводов SS или TRK не применимо для всех понижающих регуляторов, так как некоторые ИС не имеют этих выводов.Кроме того, с некоторыми понижающих ИС, штифт СС изменяет пиковый ток катушки индуктивности, а не эталонный FB, поэтому необходимо тщательно проверить данные листа. В качестве альтернативы можно смещение напряжения RSENSE. Например, резистивный делитель между точным источником напряжения и RSENSE обеспечивает довольно постоянное напряжение смещения от RSENSE к выводу FB (рисунок 8).

Необходимые значения резистивного делителя можно найти с помощью уравнения 1, где VSUP – это вспомогательное регулируемое напряжение, а FBREF (NEW) – желаемое напряжение на RSENSE.

Этот подход не требует вывода SS или TRK. Вывод FB будет по-прежнему регулироваться до 600 мВ (но напряжение на RSENSE регулируется до FBREF (NEW)). Это означает, что другие функции микросхемы (включая плавный запуск, отслеживание и исправное энергопотребление) по-прежнему будут работать нормально.

Недостатком этого метода является то, что смещение между RSENSE и FB сильно зависит от точности питания. Использование прецизионного эталона, такого как ADR5040, было бы идеальным, но менее точный эталонный допуск ± 5% приведет к изменению тока светодиода на ± 12%.

---

(

Источник питания

– дешевый преобразователь постоянного тока с 12 В на 5 В для печатной платы?

Закрыто. Этот вопрос не по теме. В настоящее время он не принимает ответы.

---

Хотите улучшить этот вопрос? Обновите вопрос, чтобы он соответствовал теме обмена электротехническими стеками.

Закрыт 2 года назад.

Я хочу уточнить: я понимаю, что на этом сайте было много вопросов относительно того же преобразования напряжения; однако я спрашиваю не просто о том, как преобразовать 12 В в 5 В, а о том, как это сделать простым способом, который я могу интегрировать в печатную плату.

Моя ситуация такова, что я пытаюсь создать «умный» контроллер световых полос RGB. Полоса работает от 12 В, а плата NodeMCU, управляющая ею, работает от 5 В (обычно через USB).Это руководство, которому я следую. В настоящее время у меня есть схема, подключенная с помощью перемычек, и я использую автомобильное зарядное устройство USB для преобразования 12 В в 5 В для NodeMCU, и вся схема работает отлично.

Однако сейчас я собираюсь разработать свою собственную печатную плату, которая устраняет необходимость во всей этой проводке, так как я хочу использовать эту схему более постоянно. Таким образом, было бы идеально просто подключить штекер 12 В к печатной плате, чтобы он питал полосу, а также был преобразован до 5 В и предлагался на контакте, чтобы я мог подключиться к контакту Vin NodeMCU через перемычку.

Мой вопрос: какой самый дешевый (требует наименьшего количества деталей) и лучший способ преобразования 12 В в 5 В с помощью компонентов через отверстия на печатной плате? Другие руководства рекомендуют использовать конвертер 7805 из-за его простоты; однако я понимаю, что это крайне неэффективно и может вызвать серьезные проблемы из-за избыточного тепла, что было бы неуместно, учитывая, что я хочу, чтобы эта цепь была постоянно включена. Если кто-то сможет прикрепить схему схемы, надежно решающей эту проблему, я был бы очень признателен.

Заранее благодарим за любую помощь.

П.С. Стоит ли просто скопировать схему внутри автомобильного зарядного устройства USB, поскольку оно, кажется, отлично работает практически без нагрева? Если да, то какие компоненты требуются?

П.С. Что касается текущих требований NodeMCU, я не уверен, какой именно может быть максимальный выигрыш, поскольку я не мог найти прямого ответа в Интернете. Однако я предполагаю, что это должно быть под током даже самых простых USB-портов, поскольку это такое маленькое устройство.

Lm2596 Схема / Создание настольного источника питания – Страница 1 / Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кГц, что позволяет использовать фильтр меньшего размера 3.

Lm2596 Схема / Создание настольного источника питания – Страница 1 / Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кгц, что позволяет использовать фильтр 3 меньшего размера. . Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet поисковый сайт для. Power Designer Webench предоставляет вам индивидуальную схему вместе со списком материалов.Технические характеристики электрических характеристик системы со стандартной схемой лицевой панели понижающего преобразователя 5.0 v @ 3.0 с использованием lm2596-adj. Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кГц, что позволяет использовать фильтр меньшего размера 3. Модуль lm2596 gold buck converter pro arduino arduino xl4015e1 electronica kit nodemcu arduino uno r3 dc step up dc down step convert down step lm317t.

Webench Power Designer предоставляет вам индивидуальную схему вместе со списком материалов.Технические характеристики электрических характеристик системы со стандартной схемой лицевой панели понижающего преобразователя 5.0 v @ 3.0 с использованием lm2596-adj. Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кГц, что позволяет использовать фильтр меньшего размера 3. Модуль lm2596 gold buck converter pro arduino arduino xl4015e1 electronica kit nodemcu arduino uno r3 dc step up dc down step convert down step lm317t. Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet поисковый сайт для.

Индуктор

– Проблема регулирования напряжения LM2596 – Обмен электротехнического стека с i.stack.imgur.com Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet поисковый сайт для. Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кГц, что позволяет использовать фильтр 3 меньшего размера. Технические характеристики электрических характеристик системы со стандартной схематической лицевой панелью понижающего преобразователя 5.0 v @ 3.0 с использованием lm2596-adj. Модуль lm2596 gold buck converter pro arduino arduino xl4015e1 electronica kit nodemcu arduino uno r3 dc dc step up dc down step convert down step lm317t.Power Designer Webench предоставляет вам индивидуальную схему вместе со списком материалов.

Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet поиск по сайту для.

Lm2596 модуль gold buck converter pro arduino arduino xl4015e1 комплект электроники nodemcu arduino uno r3 dc повышающий постоянный ток понижающий шаг понижающий шаг lm317t. Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кГц, что позволяет использовать фильтр 3 меньшего размера. Технические характеристики электрических характеристик параметров системы со стандартной схематической лицевой панелью 5.0 v @ 3.0 понижающий преобразователь, использующий lm2596-adj. Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet поисковый сайт для. Power Designer Webench предоставляет вам индивидуальную схему вместе со списком материалов.

Системные параметры, технические характеристики, электрические характеристики со стандартной схемой лицевой панели понижающего преобразователя 5.0 v @ 3.0 с использованием lm2596-adj. Модуль lm2596 gold buck converter pro arduino arduino xl4015e1 electronica kit nodemcu arduino uno r3 dc dc step up dc down step convert down step lm317t.Power Designer Webench предоставляет вам индивидуальную схему вместе со списком материалов. Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet поисковый сайт для. Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кГц, что позволяет использовать фильтр меньшего размера 3.

I’m Yahica: Lm2596 Circuit Diagram от lh6.googleusercontent.com Технические характеристики параметров системы, электрические характеристики со стандартной схематической диаграммой лицевой панели 5.0 v @ 3.0 понижающий преобразователь, использующий lm2596-adj. Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кГц, что позволяет использовать фильтр 3 меньшего размера. Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet для поиска. Power Designer Webench предоставляет вам индивидуальную схему вместе со списком материалов. Модуль lm2596 gold buck converter pro arduino arduino xl4015e1 electronica kit nodemcu arduino uno r3 dc dc step up dc down step convert down step lm317t.

Webench Power Designer предоставляет вам индивидуальную схему вместе со списком материалов.

Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet – поиск по сайту для. Power Designer Webench предоставляет вам индивидуальную схему вместе со списком материалов. Модуль lm2596 gold buck converter pro arduino arduino xl4015e1 electronica kit nodemcu arduino uno r3 dc dc step up dc down step convert down step lm317t. Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кГц, что позволяет использовать фильтр 3 меньшего размера. Технические характеристики электрических характеристик параметров системы со стандартной схематической лицевой панелью 5.0 v @ 3.0 понижающий преобразователь, использующий lm2596-adj.

Lm2596 модуль gold buck конвертер pro arduino arduino xl4015e1 комплект электроники nodemcu arduino uno r3 dc dc step up dc down step convert down step lm317t. Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кГц, что позволяет использовать фильтр 3 меньшего размера. Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet для поиска. Технические характеристики электрических характеристик параметров системы со стандартным типом лица принципиальной схемой 5.0 v @ 3.0 понижающий преобразователь, использующий lm2596-adj. Power Designer Webench предоставляет вам индивидуальную схему вместе со списком материалов.

LM2596 IC Pinout, Circuits, Specifications, Equivalents from www.apogeeweb.net Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кГц, что позволяет использовать фильтр меньшего размера 3. Модуль LM2596 gold buck converter pro arduino arduino xl4015e1 electronica kit nodemcu arduino uno r3 dc dc step up dc down step convert down step lm317t.Технические характеристики электрических характеристик системы со стандартной схемой лицевой панели понижающего преобразователя 5.0 v @ 3.0 с использованием lm2596-adj. Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet поисковый сайт для. Power Designer Webench предоставляет вам индивидуальную схему вместе со списком материалов.

Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet поиск по сайту для.

Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кГц, что позволяет использовать фильтр 3 меньшего размера.Power Designer Webench предоставляет вам индивидуальную схему вместе со списком материалов. Технические характеристики электрических характеристик системы со стандартной схемой лицевой панели понижающего преобразователя 5.0 v @ 3.0 с использованием lm2596-adj. Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet поисковый сайт для. Модуль lm2596 gold buck converter pro arduino arduino xl4015e1 electronica kit nodemcu arduino uno r3 dc dc step up dc down step convert down step lm317t.

Источник: i.stack.imgur.com

Модуль Lm2596 gold buck converter pro arduino arduino xl4015e1 electronica kit nodemcu arduino uno r3 dc dc step up dc down step convert down step lm317t. Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet поисковый сайт для. Технические характеристики электрических характеристик системы со стандартной схемой лицевой панели понижающего преобразователя 5.0 v @ 3.0 с использованием lm2596-adj. Power Designer Webench предоставляет вам индивидуальную схему вместе со списком материалов.Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кГц, что позволяет использовать фильтр 3 меньшего размера.

Источник: www.sunrom.com

Nsc, все данные, технические данные, поисковый сайт по техническим характеристикам. Модуль lm2596 gold buck converter pro arduino arduino xl4015e1 electronica kit nodemcu arduino uno r3 dc dc step up dc down step convert down step lm317t. Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кГц, что позволяет использовать фильтр 3 меньшего размера. Технические характеристики электрических характеристик параметров системы со стандартной схематической лицевой панелью 5.0 v @ 3.0 понижающий преобразователь, использующий lm2596-adj. Power Designer Webench предоставляет вам индивидуальную схему вместе со списком материалов.

Источник: lh5.googleusercontent.com

Модуль Lm2596 gold buck converter pro arduino arduino xl4015e1 electronica kit nodemcu arduino uno r3 dc step up dc down step convert down step lm317t. Power Designer Webench предоставляет вам индивидуальную схему вместе со списком материалов. Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet поисковый сайт для.Технические характеристики электрических характеристик системы со стандартной схемой лицевой панели понижающего преобразователя 5.0 v @ 3.0 с использованием lm2596-adj. Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кГц, что позволяет использовать фильтр 3 меньшего размера.

Источник: i.ytimg.com

Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кгц, что позволяет использовать фильтр 3 меньшего размера. Webench Power Designer предоставляет вам индивидуальную схему вместе со списком материалов.Технические характеристики электрических характеристик системы со стандартной схемой лицевой панели понижающего преобразователя 5.0 v @ 3.0 с использованием lm2596-adj. Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet поисковый сайт для. Модуль lm2596 gold buck converter pro arduino arduino xl4015e1 electronica kit nodemcu arduino uno r3 dc dc step up dc down step convert down step lm317t.

Источник: www.icstation.com

Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кгц, что позволяет использовать фильтр 3 меньшего размера.Модуль lm2596 gold buck converter pro arduino arduino xl4015e1 electronica kit nodemcu arduino uno r3 dc dc step up dc down step convert down step lm317t. Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet поисковый сайт для. Технические характеристики электрических характеристик системы со стандартной схемой лицевой панели понижающего преобразователя 5.0 v @ 3.0 с использованием lm2596-adj. Power Designer Webench предоставляет вам индивидуальную схему вместе со списком материалов.

Источник: i.stack.imgur.com

Модуль Lm2596 gold buck converter pro arduino arduino xl4015e1 electronica kit nodemcu arduino uno r3 dc dc step up dc down step convert down step lm317t. Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кГц, что позволяет использовать фильтр 3 меньшего размера. Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet для поиска. Технические характеристики электрических характеристик системы со стандартной схемой лицевой панели понижающего преобразователя 5.0 v @ 3.0 с использованием lm2596-adj.Power Designer Webench предоставляет вам индивидуальную схему вместе со списком материалов.

Источник: i.stack.imgur.com

Модуль Lm2596 gold buck converter pro arduino arduino xl4015e1 electronica kit nodemcu arduino uno r3 dc step up dc down step convert down step lm317t. Power Designer Webench предоставляет вам индивидуальную схему вместе со списком материалов. Технические характеристики электрических характеристик параметров системы со стандартным типом лица принципиальной схемой 5.0 v @ 3.0 понижающий преобразователь, использующий lm2596-adj. Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кГц, что позволяет использовать фильтр 3 меньшего размера. Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet для поиска.

Источник: iebayimg.com

Модуль Lm2596 gold buck converter pro arduino arduino xl4015e1 electronica kit nodemcu arduino uno r3 dc dc step up dc down step convert down step lm317t. Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кГц, что позволяет использовать фильтр 3 меньшего размера.Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet поисковый сайт для. Power Designer Webench предоставляет вам индивидуальную схему вместе со списком материалов. Технические характеристики электрических характеристик системы со стандартной схемой лицевой панели понижающего преобразователя 5.0 v @ 3.0 с использованием lm2596-adj.

Источник: www.eevblog.com

Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кГц, что позволяет использовать фильтр меньшего размера. 3. Модуль Lm2596 gold buck converter pro arduino arduino xl4015e1 electronica kit nodemcu arduino uno r3 dc dc step up dc шаг вниз преобразовать шаг вниз lm317t.Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet поисковый сайт для. Power Designer Webench предоставляет вам индивидуальную схему вместе со списком материалов. Технические характеристики электрических характеристик системы со стандартной схемой лицевой панели понижающего преобразователя 5.0 v @ 3.0 с использованием lm2596-adj.

Источник: i.pinimg.com

Параметры системы, технические характеристики, электрические характеристики со стандартным типом лица, принципиальной схемой 5.0 v @ 3.0 понижающий преобразователь, использующий lm2596-adj.

Источник: www.icstation.com

Webench Power Designer предоставляет вам индивидуализированную схему вместе со списком материалов.

Источник: www.ti.com

Webench Power Designer предоставляет вам индивидуализированную схему вместе со списком материалов.

Источник: www.researchgate.net

Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кгц, что позволяет использовать фильтр 3 меньшего размера.

Источник: lh4.googleusercontent.com

Параметры системы, технические характеристики, электрические характеристики со стандартным шрифтом, схематическая диаграмма понижающего преобразователя 5.0 v @ 3.0 с использованием lm2596-adj.

Источник: i.stack.imgur.com

Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet search site for.

Источник: easyeda.com

Webench Power Designer предоставляет вам индивидуализированную схему вместе со списком материалов.

Источник: e2e.ti.com

Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet search site for.

Источник: static5.arrow.com

Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кГц, что позволяет использовать фильтр 3 меньшего размера.

Источник: static5.arrow.com

Параметры системы, электрические характеристики, со стандартным шрифтом принципиальная схема понижающего преобразователя 5.0 v @ 3.0 с использованием lm2596-adj.

Источник: static5.arrow.com

Модуль Lm2596 gold buck converter pro arduino arduino xl4015e1 electronica kit nodemcu arduino uno r3 dc dc step up dc down step convert down step lm317t.

Источник: www.dientuvietnam.net

Webench Power Designer предоставляет вам индивидуализированную схему вместе со списком материалов.

Источник: i.imgur.com

Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet search site for.

Источник: savedonthe.net

Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кГц, что позволяет использовать фильтр меньшего размера 3.

Источник: www.eleccircuit.com

Webench Power Designer предоставляет вам индивидуальную схему вместе с список материалов.

Источник: www.haoyuelectronics.com

Параметры системы, электрические характеристики, спецификации со стандартным типом лица принципиальной схемой 5.0 v @ 3.0 понижающий преобразователь, использующий lm2596-adj.

Источник: www.hobbyelectronics.net

Webench Power Designer предоставляет вам индивидуальную схему вместе со списком материалов.

Источник: i.stack.imgur.com

Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кгц, что позволяет использовать фильтр 3 меньшего размера.

Источник: iebayimg.com

Серия lm2596 работает при переключении частота 150 кгц, что позволяет использовать фильтр меньшего размера 3.

Источник: i.ytimg.com

Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet search site for.

Источник: i1247.photobucket.com

Nsc, alldatasheet, datasheet, datasheet search site for.

Источник: beaglephoneblk.files.wordpress.com

Серия lm2596 работает с частотой переключения 150 кгц, что позволяет использовать фильтр 3 меньшего размера.

Источник: www.bajdi.com

Параметры системы, технические характеристики, электрические характеристики со стандартным шрифтом, принципиальная схема понижающего преобразователя 5.0 v @ 3.0 с использованием lm2596-adj.

Источник: lh6.googleusercontent.com

Системные параметры, технические характеристики, электрические характеристики со стандартным шрифтом, схематическая диаграмма понижающего преобразователя 5.0 v @ 3.0 с использованием lm2596-adj.

Источник: easyeda.com

Параметры системы, электрические характеристики, технические характеристики со стандартным типом лица, принципиальной схемой 5.0 v @ 3.0 понижающий преобразователь, использующий lm2596-adj.

Учебное пособие по понижающему преобразователю постоянного тока

Введение

Выключатель питания был ключом к практичным переключателям регуляторов. До изобретения переключателя питания Vertical Metal Oxide Semiconductor (VMOS) переключение источников питания, как правило, было непрактичным.

Основная функция индуктора – ограничивать скорость нарастания тока с помощью переключателя питания. Это действие ограничивает пиковый ток, который в противном случае ограничивался бы только сопротивлением переключателя.Ключевым преимуществом использования индуктора в импульсных регуляторах является то, что он накапливает энергию. Эта энергия может быть выражена в Джоулях как функция тока следующим образом:

E = ½ × L × I²

Линейный регулятор использует резистивное падение напряжения для регулирования напряжения, теряя мощность (падение напряжения, умноженное на ток) в виде тепла. Катушка индуктивности импульсного регулятора имеет падение напряжения и соответствующий ток, но ток сдвинут по фазе на 90 градусов с напряжением.Благодаря этому энергия накапливается и может быть восстановлена ​​в фазе разряда цикла переключения. Это приводит к гораздо более высокой эффективности и меньшему тепловыделению.

Что такое импульсный регулятор?

Импульсный стабилизатор – это схема, в которой для передачи энергии от входа к выходу используется переключатель мощности, индуктор и диод.

Основные компоненты схемы переключения могут быть преобразованы в понижающий (понижающий) преобразователь, повышающий (повышающий) преобразователь или инвертор (обратный ход).Эти конструкции показаны на рисунках 1 , , 2, , 3, и 4 соответственно, где рисунки 3 и 4 одинаковы, за исключением полярности трансформатора и диода. Схемы обратной связи и управления могут быть аккуратно вложены в эти схемы, чтобы регулировать передачу энергии и поддерживать постоянный выходной сигнал в нормальных рабочих условиях.

Рис. 1. Топология понижающего преобразователя.	Рисунок 2.Простой повышающий преобразователь.
Рисунок 3. Инвертирующая топология.	Рис. 4. Топология обратного хода трансформатора.

Зачем нужен импульсный регулятор?

Импульсные регуляторы имеют три основных преимущества по сравнению с линейными регуляторами. Во-первых, эффективность переключения может быть намного лучше. Во-вторых, поскольку при передаче теряется меньше энергии, требуются компоненты меньшего размера и меньшее тепловое управление.В-третьих, энергия, запасенная катушкой индуктивности в импульсном регуляторе, может быть преобразована в выходное напряжение, которое может быть больше, чем входное (повышающее), отрицательное (инвертор), или даже может передаваться через трансформатор для обеспечения гальванической развязки по отношению к вход (рисунок 4).

Учитывая преимущества импульсных регуляторов, можно задаться вопросом, где можно использовать линейные регуляторы? Линейные регуляторы обеспечивают более низкий уровень шума и более широкую полосу пропускания; их простота иногда может предложить менее дорогое решение.

Правда, у импульсных регуляторов есть свои недостатки. Они могут быть шумными и требуют управления энергопотреблением в виде контура управления. К счастью, решение этих проблем управления интегрировано в современные микросхемы контроллера переключения режимов.

Регуляторы наддува

Фаза заряда

Базовая конфигурация наддува изображена на рис. 5 . Предполагая, что переключатель был разомкнут в течение длительного времени и что падение напряжения на диоде отрицательное, напряжение на конденсаторе равно входному напряжению.Когда переключатель замыкается, входное напряжение + V _IN подается на катушку индуктивности, и диод предотвращает разряд конденсатора + V _OUT на землю. Поскольку входное напряжение является постоянным, ток через катушку индуктивности линейно возрастает со временем со скоростью, пропорциональной входному напряжению, деленному на индуктивность.

Рис. 5. Фаза зарядки: когда переключатель замыкается, ток через индуктор нарастает.

Фаза разряда

На рисунке 6 показана фаза разряда.Когда переключатель снова размыкается, ток индуктивности продолжает течь в выпрямительный диод для зарядки выхода. По мере увеличения выходного напряжения наклон тока di / dt, хотя катушка индуктивности меняется на противоположную. Выходное напряжение повышается до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие или:

V _L = L × di / dt

Другими словами, чем выше напряжение индуктора, тем быстрее падает ток индуктора.

Рисунок 6. Фаза разряда: при размыкании переключателя ток течет к нагрузке через выпрямительный диод.

В установившемся режиме работы среднее напряжение на катушке индуктивности за весь цикл переключения равно нулю. Это означает, что средний ток через катушку индуктивности также находится в установившемся состоянии. Это важное правило, регулирующее все топологии коммутации на основе катушек индуктивности. Сделав еще один шаг вперед, мы можем установить, что для заданного времени заряда t _ON , заданного входного напряжения и при условии, что схема находится в равновесии, существует определенное время разряда, t _OFF , для выходного напряжения.Поскольку среднее напряжение на катушке индуктивности в установившемся режиме должно быть равно нулю, мы можем рассчитать для цепи повышения:

V _IN × t _ON = t _OFF × V _L

И потому что:

V _ВЫХ = V _IN + V _L

Затем мы можем установить связь:

V _OUT = V _IN × (1 + t _ON / t _OFF )

Используя соотношение для рабочего цикла (D):

t _ВКЛ / (t _ВКЛ + t _ВЫКЛ ) = D

Затем для цепи повышения:

V _ВЫХ = V _IN / (1-D)

Аналогичные выводы можно сделать для понижающей схемы:

V _ВЫХ = V _IN × D

А для схемы инвертора (обратноходовой):

V _ВЫХ = V _IN × D / (1-D)

Методы управления

Из выводов для повышения, понижения и инвертора (обратного хода) можно видеть, что изменение рабочего цикла управляет установившимся выходом по отношению к входному напряжению.Это ключевая концепция, регулирующая все коммутационные цепи на основе индукторов.

ШИМ в режиме напряжения

Наиболее распространенный метод управления, показанный на рис. 7 , – это широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Этот метод берет пробу выходного напряжения и вычитает это от опорного напряжения, чтобы создать небольшую сигнал ошибки (V _ERROR ). Этот сигнал ошибки сравнивается с сигналом линейного изменения генератора. Компаратор выдает цифровой выход (ШИМ), который управляет переключателем питания.Когда напряжение на выходе схемы изменяется, V _ERROR также изменяется и, таким образом, вызывает изменение порогового значения компаратора. Следовательно, ширина выходного импульса (PWM) также изменяется. Это изменение рабочего цикла затем перемещает выходное напряжение, чтобы уменьшить сигнал ошибки до нуля, тем самым завершая контур управления.

Рис. 7. Сигнал переменной ошибки генерирует сигнал переключения с широтно-импульсной модуляцией.

Рисунок 8 показывает практическую схему, использующую повышающую топологию, сформированную с помощью MAX1932.Эта ИС представляет собой интегрированный контроллер со встроенным программируемым цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП). ЦАП устанавливает выходное напряжение в цифровом виде через последовательный канал. R5 и R8 образуют делитель, измеряющий выходное напряжение. R6 фактически отключен от цепи, когда напряжение ЦАП совпадает с опорным напряжением (1,25 В). Это связано с тем, что на R6 имеется нулевое напряжение и нулевой ток. Когда выход ЦАП равен нулю (земля), R6 фактически параллелен R8. Эти два условия соответствуют минимальному и максимальному диапазону регулировки выхода 40 В и 90 В соответственно.

Рис. 8. MAX1932 представляет собой интегральную схему повышения напряжения с управлением в режиме напряжения.

Далее, сигнал делителя вычитается из внутреннего эталона 1.25V и затем усиливается. Этот сигнал ошибки затем выводится на вывод 8 в качестве источника тока. Это вместе с парой дифференциальных входов образует усилитель крутизны. Такое расположение используется потому, что выход усилителя ошибки имеет высокий импеданс (источник тока), что позволяет регулировать усиление схемы путем изменения R7 и C4.Эта компоновка также дает возможность обрезать усиление контура для получения приемлемого запаса устойчивости. Затем сигнал ошибки на контакте 8 направляется в компаратор и выводится для включения переключателя питания. R1 – это резистор, измеряющий ток, который измеряет выходной ток. Когда ток недопустимо высок, схема ШИМ отключается, тем самым защищая схему.

Тип переключения (топология) на рисунках 7 и 8 классифицируется как контроллер режима напряжения (VMC), поскольку обратная связь регулирует выходное напряжение.Для анализа мы можем предположить, что если коэффициент усиления контура бесконечен, выходное сопротивление для идеального источника напряжения равно нулю.

ШИМ токового режима

Другим широко используемым типом управления является управление в режиме тока (CMC). Этот метод регулирует выходной ток, и при бесконечном усилении контура выходной сигнал является источником с высоким импедансом. В CMC токовая петля вложена в более медленную петлю напряжения, как показано на рис. 9 ; рампа создается крутизной тока катушки индуктивности и сравнивается с сигналом ошибки.Таким образом, когда выходное напряжение проседает, CMC подает больший ток на нагрузку. Преимущество CMC – способность управлять током катушки индуктивности. В VMC ток индуктора не измеряется. Это становится проблемой, потому что катушка индуктивности вместе с конденсатором выходного фильтра образует резонансный резервуар, который может звенеть и даже вызывать колебания. Управление текущим режимом определяет ток катушки индуктивности для исправления несоответствий. Хотя это сложно сделать, тщательно подобранные компоненты компенсации могут эффективно подавить этот резонанс в VCM.

Рисунок 9. Широтно-импульсная модуляция в токовом режиме.

Повышающие регуляторы точки нагрузки (POL)

Схема на рис. 10 использует CMC с контроллером MAX668. Эта схема повышения аналогична рисункам 7 и 8, за исключением того, что резистор R1 определяет ток катушки индуктивности для CMC. R1 и некоторые внутренние компараторы обеспечивают ограничение тока. R5 в сочетании с C9 фильтрует шум переключения на резисторе считывания, чтобы предотвратить ложное срабатывание ограничения тока.Внутренний порог ограничения тока MAX668 является фиксированным; изменяя резистор R1, регулируется уставка ограничения тока. Резистор R2 устанавливает рабочую частоту. MAX668 – это универсальная интегральная схема, которая может обеспечивать широкий диапазон преобразований постоянного тока в постоянный.

Внешние компоненты MAX668 могут иметь высокое напряжение, что обеспечивает большую гибкость для приложений с большой мощностью.

Рис. 10. MAX668 для схемы наддува с управлением по току.

Для портативных устройств с низким входным напряжением, требующих меньшей мощности, рекомендуются MAX1760 и MAX8627 (выходной ток 1A).Эти последние устройства используют внутренние полевые транзисторы и измеряют ток, используя сопротивление полевых транзисторов для измерения тока катушки индуктивности (чувствительный резистор не требуется).

Преобразователь nanoPower Boost

Повышающие преобразователи

широко используются в бытовой электронике для повышения и стабилизации проседания напряжения литий-ионных аккумуляторов под нагрузкой. Новым и растущим потребительским рынком является Интернет вещей (IoT), «облачная» сеть беспроводных взаимосвязанных устройств, которые часто включают аудио, видео, приложения для умного дома и носимые устройства.Тенденция IoT в сочетании с зеленой энергией (стремление к сокращению потерь энергии и переходу к возобновляемым формам производства энергии) требует, чтобы небольшие устройства работали автономно в течение длительных периодов времени, потребляя при этом мало энергии. Синхронный повышающий преобразователь MAX17222 nanoPower отвечает всем требованиям. MAX17222 предлагает входной диапазон от 400 мВ до 5,5 В, ограничение пикового тока катушки индуктивности 0,5 А и выходное напряжение, которое выбирается с помощью одного стандартного резистора 1%. Новый режим True Shutdown ^™ обеспечивает токи утечки в диапазоне наноампер, что делает это устройство поистине наноэнергетическим!

На рисунке 11 показаны основные элементы MAX17222 в отношении токов отключения и покоя.

Рисунок 11. MAX17222 Токи отключения и покоя

Функция True Shutdown отключает выход от входа без прямого или обратного тока, что приводит к очень низкому току утечки. Входной ток покоя (I _QINT ) для MAX17222 составляет 0,5 нА (разрешить открытие после запуска), а выходной ток покоя (I _QOUT ) составляет 300 нА.

Понижающие регуляторы

Рисунок 12 показывает упрощенную версию архитектуры Maxim Quick-PWM ™.Чтобы проанализировать эту понижающую схему, мы начнем с сигнала обратной связи ниже порога регулирования, определенного опорным сигналом. Если ошибок прямого тока нет, то однократный таймер t _ON , который вычисляет время включения для DH, включается немедленно вместе с DH. Этот расчет t _ON основан на делении выходного напряжения на входное, что приблизительно соответствует времени включения, необходимому для поддержания фиксированной частоты переключения, определяемой константой K. По истечении времени таймера однократного включения t _ON , DH выключен, а DL включен.Затем, если напряжение все еще ниже порога регулирования, DH немедленно включается. Это позволяет току индуктора быстро нарастать в соответствии с требованиями нагрузки. После достижения равновесия с нагрузкой среднее напряжение катушки индуктивности должно быть равно нулю. Поэтому мы рассчитываем:

Рис. 12. Упрощенная блок-схема управления Maxim Quick-PWM.

t _ВКЛ × (V _IN – V _OUT ) = t _ВЫКЛ × V _ВЫХ

Перестановка:

V _OUT / (V _IN – V _OUT ) = t _ON / t _OFF

Добавление 1 к обеим сторонам и сбор терминов:

V _OUT / V _IN = t _ON / (t _ON + t _OFF )

Поскольку коэффициент заполнения равен D:

t _ВКЛ / (t _ВКЛ + t _ВЫКЛ ) = D

Для понижающей схемы:

D = V _ВЫХ / V _IN

Запатентованный компанией Maxim метод управления Quick-PWM имеет некоторые преимущества перед PWM.Управление Quick-PWM генерирует новый цикл, когда выходное напряжение падает ниже порога регулирования. Следовательно, тяжелые переходные процессы вынуждают выходную мощность падать, немедленно запуская новый цикл. Это действие приводит к ответу на скачок нагрузки 100 нс. Также важно отметить, что в отличие от понижающей схемы на рисунке 1, на рисунке 12 для разрядного тракта вместо диода используется полевой МОП-транзистор (Q2). Такая конструкция снижает потери, связанные с падением диода; сопротивление в открытом состоянии канала MOSFET удваивается как измерение тока.Поскольку для стимулирования схемы к переключению требуются пульсации выходного напряжения, для поддержания стабильности требуется конденсатор выходного фильтра с некоторым ESR. Архитектура Quick-PWM также может быстро реагировать на изменения линейного входа, напрямую подавая сигнал входного напряжения на вычислитель времени включения. Другие методы должны подождать, пока выходное напряжение не упадет или не взлетит, прежде чем предпринимать какие-либо действия, а это часто бывает слишком поздно.

Контроллер понижающего блока питания памяти DDR

Практическое применение Quick-PWM можно найти в Рис. 13 .MAX8632 – это встроенный блок питания памяти DDR. Наряду с понижающей схемой Quick-PWM (VDDQ), MAX8632 объединяет высокоскоростной линейный стабилизатор (VTT) для управления переходными процессами шины, обнаруженными в системах памяти DDR. Линейный регулятор имеет определенные преимущества перед переключателями: линейные регуляторы не имеют индуктора для ограничения скорости нарастания тока, поэтому очень быстрая скорость нарастания тока может обслуживать переходные процессы нагрузки. Для более медленных схем потребуются конденсаторы большой емкости для обеспечения тока нагрузки до тех пор, пока источник питания не сможет нарастить ток для обслуживания нагрузки.

Более подробное изображение (PDF, 76kB)
Рис. 13. MAX8632 использует архитектуру Quick-PWM от Maxim и линейный регулятор для обеспечения полной системы питания DDR. Устройство может использоваться как основной графический процессор или как стандартный источник питания базовой логики.

КПД

Один из самых больших факторов потерь мощности для коммутаторов – это выпрямительный диод. Рассеиваемая мощность – это просто прямое падение напряжения, умноженное на протекающий через него ток.Обратное восстановление кремниевых диодов также может привести к потерям. Эти потери мощности снижают общую эффективность и требуют управления температурой в виде радиатора или вентилятора.

Чтобы свести к минимуму эти потери, в импульсных регуляторах можно использовать диоды Шоттки, которые имеют относительно низкое падение прямого напряжения и хорошее обратное восстановление. Однако для максимальной эффективности вы можете использовать переключатель MOSFET вместо диода. Эта конструкция известна как «синхронный выпрямитель» (см. рисунки, 12, 13 и 14, ).Выключатель синхронного выпрямителя разомкнут, когда главный выключатель замкнут, и то же самое верно и наоборот. Для предотвращения перекрестной проводимости (и верхний, и нижний переключатели включены одновременно) схема переключения должна быть прерывистой перед включением. Из-за этого диод по-прежнему должен работать в течение интервала между размыканием главного переключателя и замыканием переключателя синхронного выпрямителя (мертвое время). Когда полевой МОП-транзистор используется в качестве синхронного переключателя, ток обычно течет в обратном направлении (исток – сток), и это позволяет встроенному внутреннему диоду проводить ток в течение мертвого времени.Когда переключатель синхронного выпрямителя замыкается, ток течет через канал MOSFET. Из-за очень низкого сопротивления канала для силовых полевых МОП-транзисторов стандартное прямое падение выпрямительного диода может быть уменьшено до нескольких милливольт. Синхронное выпрямление может обеспечить КПД значительно выше 90%.

Рисунок 14. Синхронное выпрямление для понижающей цепи. Обратите внимание на встроенный диод в корпусе MOSFET.

Режим пропуска повышает эффективность легкой нагрузки

Функция, предлагаемая во многих современных контроллерах переключения, – это режим пропуска.Режим пропуска позволяет регулятору пропускать циклы, когда они не нужны, что значительно повышает эффективность при малых нагрузках. Для стандартной понижающей схемы (рис. 1) с выпрямительным диодом отказ от инициирования нового цикла просто позволяет разрядить ток индуктора или энергию индуктора до нуля. В этот момент диод блокирует любой обратный ток индуктивности, и напряжение на катушке индуктивности стремится к нулю. Это называется «прерывистый режим» и показан на рис. 15, , . В режиме пропуска новый цикл инициируется, когда выходное напряжение падает ниже порога регулирования.В режиме пропуска и прерывистой работе частота коммутации пропорциональна току нагрузки. С синхронным выпрямителем, к сожалению, несколько сложнее. Это связано с тем, что ток катушки индуктивности может измениться в переключателе MOSFET, если затвор остается включенным. MAX8632 включает в себя компаратор, который определяет, когда ток через катушку индуктивности меняет направление, и размыкает переключатель, позволяя внутреннему диоду полевого МОП-транзистора блокировать обратный ток.

Рисунок 15.В прерывистом режиме индуктор полностью разряжается, а затем напряжение на индукторе остается на нуле.

Рисунок 16 показывает, что режим пропуска обеспечивает повышенную эффективность при малой нагрузке, но за счет шума, поскольку частота переключения не фиксирована. Техника управления с принудительной ШИМ поддерживает постоянную частоту переключения и изменяет отношение цикла заряда к циклу разряда при изменении рабочих параметров. Поскольку частота переключения фиксирована, спектр шума относительно узок, что позволяет использовать простые методы фильтрации нижних частот или режекторного фильтра для значительного уменьшения размаха пульсаций напряжения.Поскольку шум может быть помещен в менее чувствительную полосу частот, ШИМ популярен в телекоммуникационных и других приложениях, где шумовые помехи являются проблемой.

Рисунок 16. Эффективность с режимом пропуска и без него.

Понижающий преобразователь точки нагрузки высокой мощности

Переключатели питания MOSFET теперь интегрированы с контроллерами, образуя однокристальные решения, такие как схема MAX1945, показанная на , рис. 17, . У этого чипа есть металлическая заглушка на нижней стороне, которая отводит тепло от кристалла, поэтому 28-контактный корпус TSSOP может рассеивать более 1 Вт, позволяя схеме подавать более 10 Вт на свою нагрузку.При частоте коммутации 1 МГц размер выходной катушки индуктивности и конденсаторов фильтра можно уменьшить, что дополнительно сэкономит ценное пространство и количество компонентов. По мере того, как технологии переключения мощности MOSFET продолжают совершенствоваться, производительность в режиме переключения будет расти, что еще больше снизит стоимость, размер и проблемы управления температурным режимом.

Рис. 17. MAX1945 – это внутреннее коммутирующее устройство на 6 А с уменьшенным количеством деталей и небольшой занимаемой площадью для экономии места на плате.

Понижающий преобразователь POL с низким энергопотреблением

Высокоэффективные понижающие (понижающие) преобразователи MAX1836 / MAX1837 имеют предустановку 3.Выходное напряжение 3 В или 5 В при напряжении питания до 24 В. Используя внешние резисторы обратной связи, выходное напряжение можно регулировать от 1,25 В до VIN. Внутренний переключающийся полевой МОП-транзистор с ограничением по току обеспечивает ток нагрузки до 125 мА (MAX1836) или 250 мА (MAX1837). Уникальная схема управления с ограничением тока, работающая с рабочими циклами до 100%, сводит к минимуму падение напряжения (120 мВ при 100 мА). Кроме того, эта схема управления снижает ток питания при легких нагрузках до 12 мкА. Высокие частоты переключения позволяют использовать крошечные катушки индуктивности и выходные конденсаторы для поверхностного монтажа.Понижающие преобразователи MAX1836 / MAX1837 с внутренними переключаемыми полевыми МОП-транзисторами доступны в 6-контактных корпусах SOT23 и 3 мм x 3 мм TDFN, что делает их идеальными для недорогих, маломощных и компактных приложений.

Понижающий преобразователь nanoPower

MAX3864xA / B – это семейство nanoPower сверхмалых понижающих (понижающих) DC-DC преобразователей 330 нА, работающих от 1,8 В до 5,5 В на входе и поддерживающих токи нагрузки до 175 мА, 350 мА, 700 мА с повышенным пиковым КПД. до 96%. В выключенном состоянии ток выключения составляет всего 5 нА.Устройства обеспечивают сверхнизкий ток покоя, малый общий размер решения и высокую эффективность во всем диапазоне нагрузок. MAX3864xA / B идеально подходят для аккумуляторных приложений, где длительное время автономной работы является обязательным. Семейство MAX3864xA / B использует уникальную схему управления, которая обеспечивает сверхнизкий ток покоя и высокую эффективность в широком диапазоне выходного тока. Устройства MAX3864xA / B предлагаются в компактном 6-контактном корпусе (WLP) размером 1,42 x 0,89 мм (2 x 3 выступа, шаг 0,4 мм), а также в 6-выводном корпусе μDFN размером 2 x 2 мм. .

Резюме

Хотя методы переключения сложнее реализовать, коммутационные схемы почти полностью заменили линейные источники питания в широком диапазоне портативных и стационарных конструкций. Это связано с тем, что схемы переключения обеспечивают более высокую эффективность, меньшие размеры компонентов и меньше проблем с терморегулированием.

% PDF-1.4 % 1903 0 объект > эндобдж xref 1903 121 0000000016 00000 н. 0000004198 00000 п. 0000004378 00000 п. 0000005902 00000 н. 0000006047 00000 н. 0000006749 00000 н. 0000007380 00000 н. 0000007651 00000 п. 0000008229 00000 п. 0000008344 00000 п. 0000008457 00000 н. 0000008486 00000 н. 0000008737 00000 н. 0000009365 00000 н. 0000009990 00000 н. 0000011597 00000 п. 0000012224 00000 п. 0000012889 00000 п. 0000013510 00000 п. 0000013767 00000 п. 0000014047 00000 п. 0000014584 00000 п. 0000016482 00000 п. 0000017846 00000 п. 0000019493 00000 п. 0000021092 00000 п. 0000021343 00000 п. 0000021768 00000 п. 0000022158 00000 п. 0000022415 00000 п. 0000022532 00000 п. 0000023645 00000 п. 0000023850 00000 п. 0000025832 00000 п. 0000027373 00000 п. 0000027486 00000 н. 0000068179 00000 п. 0000068465 00000 п. 0000068944 00000 п. 0000111483 00000 н. 0000141999 00000 н. 0000193352 00000 н. 0000223357 00000 н. 0000235605 00000 н. 0000269359 00000 н. 0000269430 00000 н. 0000269454 00000 н. 0000269533 00000 н. 0000269647 00000 н. 0000269724 00000 н. 0000291547 00000 н. 0000291881 00000 н. 0000292168 00000 н. 0000292312 00000 н. 0000292393 00000 н. 0000292513 00000 н. 0000292631 00000 н. 0000292655 00000 н. 0000292734 00000 н. 0000292811 00000 н. 0000314135 00000 н. 0000314469 00000 н. 0000314755 00000 н. 0000314899 00000 н. 0000314980 00000 н. 0000315100 00000 н. 0000326711 00000 н. 0000326988 00000 н. 0000356682 00000 н. 0000356723 00000 н. 0000387174 00000 н. 0000387215 00000 н. 0000387337 00000 н. 0000387436 00000 н. 0000387586 00000 н. 0000387708 00000 н. 0000387807 00000 н. 0000387957 00000 н. 0000411081 00000 п. 0000411562 00000 н. 0000411640 00000 п. 0000411754 00000 н. 0000412070 00000 н. 0000412148 00000 н. 0000412464 00000 н. 0000412542 00000 н. 0000412939 00000 н. 0000413017 00000 н. 0000413379 00000 н. 0000413457 00000 н. 0000413853 00000 п. 0000413931 00000 н.