Главная » Питание
Призовой фонд
на апрель 2018 г.
1. Осциллограф DSO138
Паяльник
2. Тестер компонентов LCR-T4
Сайт Паяльник
3. 100 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Импульсный стабилизатор на микросхеме XL4015

Данный обзор посвящён модулю импульсного стабилизатора, который предлагается интернет-магазинами под названием "5A Lithium Charger CV CC Buck Step Down Power Module LED Driver". Таким образом модуль представляет собой импульсный понижающий преобразователь, предназначенный для зарядки литий-ионных аккумуляторов в режимах CV (постоянное напряжение) и СС (постоянный ток), а также для питания светодиодов. Стоит данное устройство около 2-х USD.  Конструктивно модуль представляет собой печатную плату, на которой установлены все элементы, включая сигнальные светодиоды и органы регулировки. Внешний вид модуля представлен на рис.1.

Внешний вид модуля

Чертёж печатной платы представлен на рис. 2.

Согласно спецификации изготовителя модуль имеет следующие технические характеристики:

  • Входное напряжение 6-38 В постоянного тока.
  • Выходное напряжение регулируемое 1.25-36 В постоянного тока.
  • Выходной ток 0-5 А (регулируемый).
  • Мощность в нагрузке до 75 ВА.
  • КПД более 96%. 
  • Имеется встроенная защита от перегрева и короткого замыкания в нагрузке.
  • Размеры модуля 61.7х26.2х15 мм.
  • Масса 20 грамм.

Сочетание невысокой цены, малых размеров и высоких технических характеристик вызвало у автора интерес и желание экспериментально определить основные характеристики модуля.
Производитель не приводит схему электрическую принципиальную, по этому её пришлось рисовать самостоятельно.  Результат этой работы представлен на рис. 3.

Схема импульсного стабилизатора на микросхеме XL4015

Основой устройства является микросхема DA2  XL4015, представляющая собой оригинальную китайскую разработку. Данная микросхема весьма похожа на популярную LM2596, но отличается улучшенными характеристиками. Видимо это достигается применением в качестве силового ключа мощного полевого транзистора. Описание этой микросхемы приведено в Л1. В данном устройстве микросхема включена в полном соответствии с рекомендациями изготовителя. Переменный резистор “CV” является регулятором выходного напряжения.  Цепь регулируемого ограничения выходного тока выполнена на операционном усилителе DA3.1. Этот усилитель сравнивает падение напряжения на токоизмерительном резисторе R9 с  регулируемым напряжением, снимаемым с переменного резистора “CC”. С помощью этого резистора можно задать желаемый уровень ограничения тока в нагрузке стабилизатора.

Если заданное значение тока будет превышено, то на выходе усилителя появится сигнал высокого уровня, красный светодиод HL2 откроется и напряжение на входе 2 микросхемы DA2 повысится, что приведёт к снижению напряжения и тока на выходе стабилизатора. Кроме того свечение HL2 будет сигнализировать о том, что модуль работает в режиме стабилизации тока (СС). Конденсатор С5 должен обеспечивать устойчивость  узла регулирования тока. 

На втором операционном усилителе DA3.2 собран сигнализатор снижения  тока в нагрузке до значения менее  9% от заданного максимального тока. Если ток превышает указанное значение, то светится синий светодиод HL3, в противном случае светится зелёный светодиод HL1. При зарядке литий-ионных аккумуляторов снижение зарядного тока является одним из признаков окончания зарядки. 
На микросхеме DA1 собран стабилизатор с выходным напряжением 5В. Это напряжение используется для питания операционного усилителя DA3, также оно используется для формирования опорного напряжения ограничителя тока и  сигнализатора снижения тока.

Падение напряжения на токоизмерительном резисторе никак не компенсируется, по этому с ростом тока в нагрузке выходное напряжение стабилизатора снижается. Чтобы уменьшить данный  недостаток величина токоизмерительного резистора выбрана достаточно маленькой (0.05 Ома). Из-за этого дрейф операционного усилителя DA3 может вызвать заметную нестабильность как уровня ограничения выходного тока так и уровня срабатывания сигнализатора. 
Испытания модуля показали, что выходное сопротивление стабилизатора в режиме стабилизации напряжения (CV) практически полностью определяется токоизмерительным резистором и составляет около 0.06 Ома.
Коэффициент стабилизации напряжения около 400. 
Для оценки тепловыделения на вход модуля было подано напряжение 12В. На выходе было установлено напряжение 5В при нагрузке сопротивлением 2.5 Ома (ток 2А). Через 30 минут микросхема DA2,  дроссель L1 и диод VD1 нагрелись до  71,  64 и 48 градусов Цельсия соответственно.  

Работа в режиме стабилизации тока в нагрузке (СС) сопровождалась переходом микросхемы DA2 в режим формирования пачек импульсов. Частота следования и длительность пачек изменялись в широких пределах в зависимости от величины тока. Эффект стабилизации тока при этом имел место, но пульсации на выходе модуля существенно возрастали. Кроме того работа устройства в режиме СС сопровождалась довольно громким писком, источником которого являлся дроссель L1. 
Работа сигнализатора снижения тока нареканий не вызвала. Модуль успешно выдерживал короткое замыкание в нагрузке. 

Таким образом модуль работоспособен как в режиме CV, так и в режиме СС, но при его использовании следует учитывать вышеописанные особенности.
Данный обзор написан по результатам исследования одного экземпляра устройства, что делает полученные результаты чисто ориентировочными.
По мнению автора описанный импульсный стабилизатор может быть с успехом использован, если требуется дешёвый, компактный источник питания с удовлетворительными  характеристиками.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
DA1 Линейный регулятор
LM317L
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
DA2 МикросхемаXL40151 Поиск в win-sourceВ блокнот
DA3 Операционный усилитель
LM358
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
VD1 Диод Шоттки
SK54
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
HL1 СветодиодЗеленый1 Поиск в win-sourceВ блокнот
HL2 СветодиодКрасный1 Поиск в win-sourceВ блокнот
HL3 СветодиодСиний1 Поиск в win-sourceВ блокнот
С1, С6 Электролитический конденсатор220 мкФ 50 В2 Поиск в win-sourceВ блокнот
С2-С4, С7 Конденсатор0.47 мкФ4 Поиск в win-sourceВ блокнот
С5 Конденсатор0.01 мкФ1 Поиск в win-sourceВ блокнот
R1 Резистор
680 Ом
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
R2 Резистор
220 Ом
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
R3 Резистор
330 Ом
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
R4 Резистор
18 кОм
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
R7 Резистор
100 кОм
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
R8 Резистор
10 кОм
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
R9 Резистор
0.05 Ом
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
R10, R11 Резистор
1.8 кОм
2 Поиск в win-sourceВ блокнот
"CC" Переменный резистор1 кОм1 Поиск в win-sourceВ блокнот
"CV" Переменный резистор10 кОм1 Поиск в win-sourceВ блокнот
L1 Дроссель35 мкГн1 Поиск в win-sourceВ блокнот
+In, -In, +Out, -Out Клеммный зажим4 Поиск в win-sourceВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 2
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (26) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Сергей #
Спасибо за квалифицированный обзор! Достоверная инфо поможет сделать правильный выбор.
Ответить
0

[Автор]
Starik #
Сергей, спасибо за позитивную оценку. Рад, что этот обзор вызвал Ваш интерес.
Ответить
0
Max #
А что если делитель напряжения CV перецепить на выхлоп, за шунт? По идее стабилизация при больших токах улучшится. Плюс надо бы еще повесить переменник через диод к выходу, так как при выставленном минимальном напряжении выход ОУ будет работать на нагрузку.
Ответить
0
-0leg- #
Шунт можно перенести в разрыв земли до XL4015.
Ответить
0
Dmitry #
Если за шунт, то зависимость падения напряжение увеличиться. Можно попробовать в разрыв земли через резистор с кондером до входов да3 для сглаживания пульсаций. ( может начать шуметь, вот если был бы отдельный вывод истока - то работало бы точно) А вот то что он шумит в режиме стабилизации тока то скорее всего из-за того что на FB DA2 подаётся сразу около 3 вольт с DA3. надо и тут ставить резистор. Вторая причина - проводка на FB может проходить мимо дросселя.
Ответить
0
Dmitry #
Извиняюсь, посмотрел даташит, токовый резак надо пробовать ставить в разрыв силового диода, по земле да2 он вообще ни чего не даст.
Ответить
0

[Автор]
Starik #
Уважаемый MAX, данный модуль - коммерческий продукт и, по моим оценкам, схема его неплохо проработана. Не думаю, что "малой кровью" его можно улучшить. Перенос делителя CV за шунт улучшит работу стабилизатора напряжения, но тогда перестанет работать регулируемый ограничитель тока. Функция защиты от КЗ скорее всего сохраниться - она встроена в микросхему. Лучший критик наших идей - паяльник. Внесите в схему предлагаемые изменения и оцените результат. Успехов Вам!
Ответить
0
Den #
Я собрал на данном драйвере питание для 5вт светодиода , для которого настроил U=3.3v и I=0.9 А . Светодиод доволен , а вот драйвер жрёт ток от аккумулятора 2.7А ! при при 6v напряжения ( аккумулятор 6v , 4,5 А.ч). На драйвере светится синий светодиод и красный. Мощность с аккумулятора берётся 16, 2 Вт , а светодиод ест 2,97 . Высоким КПД и не пахнет! Подскажите в чём дело?
Ответить
0

[Автор]
Starik #
Уважаемый Den, не знаю почему Ваш экземпляр импульсного стабилизатора потребляет такой огромный ток. Мой вёл себя более или менее адекватно.
Ответить
0
Vicxxx #
Уважаемый Den, при мощности на элементах стабилизатора 13,23 Вт быстренько все задымилось бы и сгорело. ИМХО Вы где то ошиблись в замерах.
Ответить
0
bntr3b #
В схеме R7 верхний вывод наверное должен быть подключен к выходу D3.1 вывод1 ?
Ответить
0
Starik #
Уважаемый bntr3b, в схеме нарисовано правильно. DA3.1 и DA3.2 - это два ОУ, используемых в качестве компараторов, т.е. без ООС. Логика их работы и назначение в статье описаны. Подумайте...
Ответить
0
Sergei #
Подаю питание 12 вольт на входе платы у меня вольтметр показывает по нулям.
Ответить
0
Yura #
Нет регулировки тока потенциометром, но при этом при 0,5А начинает стабилизировать, скидывая до 0,3 Что за дела ?!
Ответить
0
Владимир #
При токе 350mA и 30В уже значительно греется.
Ответить
0
exaboto #
R9 резистор идет на общий и на минус, а разве это не одно и то же? Или в этой схеме минус отдельно, а общий провод отдельно?
Ответить
0

[Автор]
Starik #
Уважаемый exaboto, резистор R9 - токоизмерительный. Через него протекает весь ток нагрузки. Земля (или минус) источника и минус нагрузки в данном случае не одно и то же.
Ответить
0
Денис #
Хочу использовать данный стабилизатор для получения стабилизированного питания 3,3В для модуля ESP-01. Правильно я понимаю, что потенциометром "CU" я выставляю требуемое на выходе напряжение, а потенциометр "CI" я могу выкрутить в любое положение, лишь бы не загорался красный светодиод (не наступал режим ограничения тока)? А моргания синего-зелёного светодиода никак не влияют на значение выходного напряжения, а лишь показывают "превышение или непревышение 9% значения от выставленного тока ограничения" при переменной потребляемой мощности ESP-01?
Ответить
0

[Автор]
Starik #
Уважаемый Денис, Вы всё правильно поняли. Модуль ESP-01 может потреблять ток до 300 мА. Я советовал бы Вам нагрузить выход стабилизатора резистором 10 Ом 1 Вт, выставить на выходе с помощью "CU" 3.3 Вольта, убедиться, что красный светодиод не горит, отключить резистор и проверить выходное напряжение без нагрузки. Если оно в приемлемых пределах - подключайте модуль.
Ответить
0
exaboto #
Starik, а вот есть точно такой же блок, но с вольтметром (без регулировки по току), у него чуть-чуть другая схема. Я хотел добавить 358 для возможности регулировать ток, но вот у этого блочка на выходе 317 всего 3,1 В вместо 5 В как у вас на схеме. Как такое возможно, ведь вольтметр должен работать от 4 вольт минимум, это что, вольтметры такие новые или что? И что если я перепаяю резистор, чтоб на выходе 317 выдавало 4 В это никак серьёзно не отразится на измерениях или может быть там что-то сгорит? Там микра какая-то стоит под вольметром вроде.
Ответить
0
exaboto #
Starik, я извиняюсь, но обнаружил, что питание на вольметр идёт с + через резистор 22К. Вопрос, можно ли с него запитать амперметр при том, что он работает до 30 В, а на входе источника у меня 32 В, или делать делитель напряжения? Что посоветуете?
Ответить
0

[Автор]
Starik #
Уважаемый exaboto, с модулем который Вы описываете я не знаком, по этому мне сложно ответить на Ваш вопрос. Если в качестве основного импульсного стабилизатора там используется микросхема XL4015, то я не советую вводить регулирование выходного тока, во всяком случае так, как это сделано в рассмотренном модуле. Работает это плоховато...
Отредактирован 14.02.2018 11:04
Ответить
0
Тоха #
А если на него подать 12в, он выдаст до 24в?
Ответить
0

[Автор]
Starik #
Уважаемый Toxa, рассматриваемый модуль умеет только понижать напряжение. Вам нужен повышающий импульсный стабилизатор.
Ответить
0
exaboto #
Starik, а не знаешь из-за чего может регулировка работать плоховато, может из-за резистора "CV" он там 50 К и R3 1,5 K? А на оригинальном нормально регулируется у вас? У меня "CC" и напряжение регулирует. В чём же дело, микруха одна и таже вроде, а не получается ничего.
Ответить
0

[Автор]
Starik #
Уважаемый exaboto, стабилизация тока работает плоховато именно в том модуле, который описан в данной статье. Причина, как мне кажется, в потере устойчивости системы при переходе в режим стабилизации тока. Возникают низкочастотные колебания, которые накладываются на нормальный высокочастотный колебательный процесс импульсного стабилизатора. Микросхема XL4015 - стабилизатор напряжения. Она не рассчитана на "двойное управление" - по напряжению и по току. Заставить её "сражаться на два фронта" - не простая задача и авторам рассмотренного модуля это не вполне удалось. Резистор "СС" должен и будет влиять на выходное напряжение, но только при подключенной нагрузке - если выходной ток превышает установленный предел. Правда резистором "СС" можно задать ограничение тока на нулевом уровне (движок СС на земле), тогда стабилизатор и без нагрузки может снизить выходное напряжение.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется напряжение?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

iMAX B6 - зарядное для Lion, LiPo, LiFe, Pb, NiCd и NiMH аккумуляторов
iMAX B6 - зарядное для Lion, LiPo, LiFe, Pb, NiCd и NiMH аккумуляторов
Тестер ESR, полупроводников, резисторов, индуктивностей ELM327 OBD II — адаптер с поддержкой CAN
вверх