Главная » Питание
Призовой фонд
на сентябрь 2020 г.
1. 1500 руб
Сайт Паяльник
2. Осциллограф DSO138
Сайт Паяльник
3. 50 руб.

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

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 4
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 (80) | Я собрал (0) | Подписаться

0

[Автор]
Starik #
Уважаемый bambambigelow, ремонт сгоревшего модуля обогатит Вас знаниями, что конденсаторы иногда взрываются, в резисторах и печатных проводника возникают разрывы, микросхемы выгорают в следствии внутренних дефектов и т. д. Вряд ли эти знания будут для Вас новыми и полезными, т. к. при ремонте другого оборудования Вы столкнётесь с другими проблемами. Ремонт аппаратуры требует применения уже имеющихся знаний и редко является источником новых...
Ответить
0
bambambigelow #
Дружище, не в обиду тебе, но вот с такой риторикой ты далеко не уйдешь. У меня всю жизнь были учителя вроде тебя: "туда не лезь, это не трожь, тут не поймешь"... Но благодаря ютюбю я за пару недель узнал больше чем за 10 лет, в том числе и про ремонты этой платы. Так что, счастливо тебе тут оставаться одному. Развивайся!
Ответить
0
Алекс #
Какая правильная распиновка инвертера XL4015E1
У меня на плате контроллера электросамоката Iconbit cisk scooter S65
1-Vin, 2-Output, 3-GND, 4-FB, 5-SD
Прикрепленный файл: DSCN6625.JPG
Ответить
0
Николай #
На той плате, которая на фото вроде как XL7015E1, а не XL4015E1
Ответить
0
Volodymyr Matviyenko #
У меня приключилась проблема:при зарядке аккум. Я на выход плата подал 15.5в с аккума., а выход с платы был 14.3в, короче перестало рег. и напряжение и ток, при подаче на вх. платы 26 в получаю на выходе платы 1.26в не рег. Помогите определить неисправность.
Ответить
0
Егор #
Нашли ответ на свой вопрос?
Ответить
0
Сергей #
Подскажите как можно уменьшить искру на контактах тумблера при подаче питания на DC-DC? На выходе DC установлено напряжение 12 V и висит нагрузка с током потребления 1 А. На входе DC 24 V. При подаче питания заряжается входная емкость и пробивает искра на контактах тумблера. Может есть платы для ограничения тока?
Ответить
0
Александр #
Шунтируйте выключатель большим сопротивлением, чтобы конденсатор в схеме был в дежурном режиме.
Ответить
0
Дмитрий #
Просто - параллельно контактам тумблера припаяй неполярный конденсатор на от 1 до 5мкф (не электролит с удвоенным, а лучше утроенным напряжением цепи коммутации).
Ответить
0

[Автор]
Starik #
Уважаемый Сергей, самый простой способ - включить последовательно с контактами тумблера резистор 1-2 Ома мощность 0.5 - 1 ВА. Ещё лучше - терморезистор того же номинала с отрицательным ТКС.
Ответить
0
Егор #
Зачем в схеме диод VD1 ?
Ответить
0

[Автор]
Starik #
Уважаемый Егор, диод VD1 - неотъемлемая часть всех понижающих стабилизаторов подобного типа. Если Вам хочется разобраться в работе импульсных стабилизаторов - почитайте соответствующую литературу.
Ответить
0
Алексей #
А R1 , и R2 местами не попутаны?
Ответить
0

[Автор]
Starik #
Уважаемый Алексей, у меня сейчас нет под руками экземпляра модуля, чтобы проверить Ваше предположение. Давайте посчитаем. Ток I через R1 и R2 составляет I = 5 В / (R1 + R2) = 5 / (680+220) = 0.0055 А, т.е. 5.5 mA. На R2 будет напряжение U = I * R2 = 0.0055 * 220 = 1.22 [В]. Именно такое напряжение и должно быть между 1 и 2 ножками микросхемы DA1, если она исправна и находится в рабочем режиме. Вроде всё сходится, т. е. на схеме резисторы R1 и R2 нарисованы правильно.
Ответить
0
Тоже Николай #
Здравствуйте, у меня немного другой модуль, на котором переменные резисторы расположены рядом, но суть такая же. Вроде нормально работает - при постоянном токе горит синий светодиод, без нагрузки зелёный и значения тока и напряжения соответствуют установленным. Подключил аккумуляторы на зврядку (12В) и зелёный светодиод загорелся без блока питания. Т.е. когда я заряжу и отключу блок питания, зелёный светодиод не потухнет. Это ж... или так у всех подобных модулей? Да, он мало потребляет, но за месяц разрядит - оно нам надо?
Ответить
0

[Автор]
Starik #
Здравствуйте Николай. Рассмотренный в статье модуль тоже будет постепенно разряжать аккумулятор, если его обесточить, но не отключить от аккумулятора. Проще всего решить эту проблему с помощью диода, подключенного последовательно с аккумулятором. При установке выходного напряжения нужно учесть падение напряжения на диоде.
Ответить
«12
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическое сопротивление?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

DC-DC регулируемый преобразователь 1.5-37В 2А с индикатором
DC-DC регулируемый преобразователь 1.5-37В 2А с индикатором
Радиореле 220В ELM327 OBD II — адаптер с поддержкой CAN
вверх