Srs33.ru

Авто аксессуары
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Понижающий модуль постоянного тока XL4015 с управлением CV/CC

Понижающий модуль постоянного тока XL4015 с управлением CV/CC

XL4015-01

В статье объясняется легкий способ модифицировать понижающий преобразователь постоянного напряжения, собранного на микросхеме XL4015, с помощью регулируемого ограничителя тока, который, отсутствует в стандартной модели.

Микросхема XL4015 представляет собой полнофункциональный понижающий DC/DC преобразователь широтно-импульсной модуляции (ШИМ)с фиксированной частотой 180 кГц. Прибор был специально создан китайскими специалистами для работы с нагрузкой 5 В, 5 А, и отличающейся хорошей эффективностью, минимальной пульсацией и исключительным регулированием линии и нагрузки.

Модуль XL4015

Характеристики

Основное назначение это стабилизация положительного напряжения. Регулировка происходит линейным способом, в отличие от импульсных преобразователей.

Так же популярна LM317T, с ней не встречался, поэтому пришлось долго искать правильный даташит на неё. Оказалось, что они полностью идентичны по параметрам, букв «T» в конце маркировки обозначает корпус TO-220 на 1,5 Ампер.

  1. полный LM317, LM317T datasheet; .

Характеристики

LM317LM338LM350
Входное Вольт1,2 – 37В1,2 – 37В1,2 – 37В
Напряжение на выходедо 36Вдо 36Вдо 36В
Сила тока1,5А
Нагревдо 125°
Защитаот перегрева
от замыкания
Нестабильность на выходе0,1%

Даже при наличии интегрированных систем защиты не следует эксплуатировать на пределе возможностей. Если выйдет из строя, неизвестно сколько Вольт будет на выходе, можно будет спалить дорогостоящую нагрузку.

Приведу основные электрические характеристики из LM317 datasheet на русском . Не все знают технические термины на английском.

В даташите указана огромная сфера применения, проще написать где она не используется.

Основные характеристики

xl4015 — это понижающий регулируемый источник напряжения и тока, его описание на русском довольно часто встречается в интернете. Ниже приведены основные технические характеристики платы:

  • напряжение: на входе 8…36 В; на выходе 1.25 … 36 В;
  • максимальный выходной ток: до 5 А (с радиатором);
  • фиксированная частота переключений до 180 кГц;
  • выходные искажения (пульсации) до 50 мВ;
  • КПД до 96%;
  • выходная мощность – ограничена внутренней защитой;
  • рабочая температура: — 40 … +125 o C
Читайте так же:
Карбюратор дааз 2107 установка и регулировка

Минимальное отличие между входным и выходным напряжениями – 0.3 В. При превышении мощности более 35 Вт, необходимо применение охлаждения. Плата оснащена дополнительными защитными функциями от: короткого замыкания (КЗ); выключения при перегреве. Встроенная защита от переплюсовки отсутствует.

Модификация DC-DC преобразователя или ещё один блок питания (зарядное устройство)

Здравствуйте, уважаемые читатели. Решил сделать себе зарядное в гараж, заодно проверить доработку народного DC-DC преобразователя, на основе которого будет собран данный аппарат. Под катом описание сборки устройства из советских и китайских деталей, также немного схем, и одна гифка.

Предыстория

Наступили холода, зимой на автомобиле я езжу мало, при долгой стоянке в неотапливаемом гараже есть шанс посадить аккумулятор. Давно хотел сделать зарядное с постоянной гаражной пропиской, заодно проверить одну модификацию понижающего DC-DC преобразователя, которую нашел в сети, речь идет о возможности регулировки напряжения от нуля, зачем мне это нужно, просто ради интереса.

Регулировать напряжение и ток в данном зарядном будет понижающий DC-DC преобразователь на XL4016, покупался тут. Обзор этого преобразователя от kirich, ссылка

Показывающим прибором будет цифровой вольт-амперметр, покупался тут
Диапазон измерений — 0-100В, 0-10A

Все остальное нашлось по месту. Питаться схема будет обычным трансформаторным блоком питания с диодным мостом, схема будущего устройства:

Питание вольт-амперметра гальванически развязал от остальной схемы, что бы он не врал в показаниях при зарядке аккумулятора.

Модификация DC-DC преобразователя

Первая модификация сводится к добавлению в схему возможности регулировки напряжения от нуля.
Идея заключается в использовании первого операционного усилителя микросхемы LM358 для регулировки напряжения, в оригинальной схеме он управляет свечением светодиодов, автор идеи Виктор Сочи.
Оригинальная схема:

С шестой ноги микросхемы LM358 отключаем резисторы R4, R5 и конденсатор С4, вместо них подключаем переменный резистор на 10КОм. К пятой ноге LM358 подключаем делитель от выходного напряжения, собранный на резисторах 5КОм и 1КОм. Старый переменный резистор R9 также исключаем из схемы. Выход первого операционного усилителя, ножка 7, через красный светодиод подключаем ко второй ножке микросхемы XL4016, это будет индикация срабатывания ограничения по напряжению. Для индикации срабатывания ограничения по току, вместо резистора R6 и диода VD2, подключаем светодиод зелёного цвета.
Переделанная схема:

Вторая модификация касается переделки охлаждения DC-DC преобразователя, корпус у меня будет большой поэтому радиатор можно поставить побольше. Сначала выпаял ШИМ контроллер и диодную сборку и впаял их с обратной стороны платы преобразователя:

Также выпаял дроссель и перемотал его проводом большего сечения (2,5 мм²), после этого установил плату на большой радиатор:

Читайте так же:
Как регулировать скорость вращения трехфазного двигателя

Сборка

В закромах ждал своего часа сетевой трансформатор с какого то советского телевизора. Оставил у него первичную обмотку, а вторичку перемотал медной шиной сечением 2,5 мм²

Так как нужно еще запитать вольт-амперметр, намотал обмотку и для него:

Силовой диодный мост собрал из четырех диодов Д242А, стабилизатор для вольт-амперметра из моста КЦ405В и микросхемы КРЕН8А:

Корпус от какого неизвестного мне прибора, принес друг, говорит тебе пригодится. Размещаем внутри корпуса наше хозяйство:

У вольт-амперметра провода которые подключаются для измерения тока припаял напрямую к разъему, так надёжней:

Клеммы использовал советские эбонитовые, ручки на переменных резисторах остались от магнитофона Маяк-232:

Резисторы пришлось поставить обычные советские СП-1, китайские многооборотные попались бракованные, умерли в процессе сборки, позже поменяю. На ручками поставил светодиоды индикации ограничения по напряжению (красный) и по току (зелёный – голубого, у меня, внезапно не оказалось)


Демонстрация регулировки напряжения от нуля

Вот такой получится аппарат в итоге:

Зарядное получилось относительно большое, хотя не носить же его с собой, стоит себе на полочке в гараже. Можно использовать как универсальный блок питания на 0-24В.

Опять на зиму вовысилась «пушистость»

Трансформаторный [ править | править код ]

Классическим блоком питания является трансформаторный БП, выполненный по линейной схеме. В общем случае он состоит из понижающего трансформатора или автотрансформатора, у которого первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение. Ко вторичной обмотке подключен выпрямитель, преобразующий переменное напряжение в постоянное (пульсирующее однонаправленное). В большинстве случаев выпрямитель состоит из четырёх диодов, образующих диодный мост (двухполупериодный выпрямитель), реже — из одного диода (однополупериодный выпрямитель). Иногда используются и другие схемы, например, в выпрямителях с удвоением напряжения. После выпрямителя устанавливается фильтр, сглаживающий колебания (пульсации). В простейшем виде он представляет собой конденсатор большой ёмкости.

Читайте так же:
Регулировка клапанов мотоцикла стелс дельта 200

Также в схеме могут быть установлены фильтры высокочастотных помех, всплесков (варисторы), защиты от короткого замыкания (КЗ), стабилизаторы напряжения и тока.

Габариты трансформатора [ править | править код ]

При практически важном в трансформаторах синусоидальном изменении B ( t ) по закону:

Поэтому ЭДС одного витка вторичной обмотки в трансформаторах, первичная обмотка которых питается синусоидальным током и ферромагнитный магнитопровод которых не заходит в магнитное насыщение выражается формулой:

На практике и при расчётах трансформаторов применяется не амплитудное, а среднеквадратическое (эффективное) значение ЭДС или напряжения, которое в случае синусоидального изменения связано с амплитудным значением ЭДС выражением:

Подставляя последнюю формулу в выражение ЭДС для одного витка и учитывая, что

ω = 2 ⋅ π ⋅ f , f  — частота, имеем основную формулу для расчёта числа витков обмоток трансформатора так как ЭДС обмотки прямо пропорционально числу витков в обмотке:

Существенному повышению B 0 > препятствует явление магнитного насыщения сердечника. При насыщении, которое наступает в экстремумах тока первичной обмотки в течение периода, во-первых, падает реактивное сопротивление первичной обмотки, что вызывает увеличение тока холостого хода и увеличение нагрева обмотки за счёт омического сопротивления, и, во-вторых, увеличиваются потери на гистерезис, вызванные перемагничиванием магнитопровода, так как увеличивается площадь петли гистерезиса, что вызывает повышение потерь на тепло в магнитопроводе.

В частности, в том числе и этими соображениями, в силовых бортовых сетях летательных аппаратов и судов обычно применяется частота 400 Гц с напряжением 115 В.

Но повышение частоты ухудшает магнитные свойства магнитопроводов, в основном из-за увеличения потерь на гистерезис, поэтому при рабочих частотах свыше единиц кГц применяют ферродиэлектрические магнитопроводы трансформаторов, например, ферритовые или изготовленные из карбонильного железа.

Современные источники вторичного электропитания различной бытовой техники, компьютеров, принтеров и др. сейчас в большинстве случаев выполняются по схемам импульсных источников и практически полностью вытеснили классические трансформаторы. В таких источниках гальваническое разделение питаемой цепи и питающей сети, получение набора необходимых вторичных напряжений, производится посредством высокочастотных трансформаторов с ферритовыми сердечниками. Источником высокочастотного напряжения являются импульсные ключевые схемы с полупроводниковыми ключами, обычно транзисторными. Применение таких устройств, часто называемых инверторами позволяет многократно снизить массу и габариты устройства, а также, дополнительно — повысить качество и надёжность электропитания, так как импульсные источники менее критичны к качеству электропитания в первичной сети, — они менее чувствительны к всплескам и провалам сетевого напряжения, изменениям его частоты.

Читайте так же:
Как отрегулировать реле включения автоклав марина 40 22

Достоинства и недостатки [ править | править код ]

  • Простота конструкции. .
  • Малый коэффициент пульсаций выходного напряжения.
  • Отсутствие создаваемых радиопомех [прим 1] (в отличие от импульсных, создающих помехи за счёт гармонических составляющих [3] ).
  • Большой вес и габариты, пропорционально мощности.
  • Компромисс между снижением КПД и стабильностью выходного напряжения: для обеспечения стабильного напряжения требуется стабилизатор, вносящий дополнительные потери.

Подключение и настройка

Модуль устанавливается на боковые контактные колодки Arduino форм-фактора Rev3. Распиновка подписана прямо на плате: совместите между собой контакты Vin, чтобы вся колодка преобразователя встала в нужные пины. Далее подключите источник питания ко входу Vin на управляющей плате, и модуль возьмёт регулировку напряжения на себя.

Не отключайте внешний DC-DC преобразователь из цепи под напряжением свыше 12 вольт! Это может вывести запитанные платы из строя, т.к. нагрузка в момент переложится на встроенный линейный регулятор напряжения.

Применение понижающего преобразователя

Использован был этот модуль в качестве зарядного устройства для игрового ноутбука, он отлично работает и не нагревается критично. Вход: 29 В, выход 19 В, Imax 4 А в соответствии с параметрами исходного адаптера переменного тока 220 В.

Модуль понижающего преобразователя напряжения DC-DC

Самый большой ток снимался с модуля работающего как блок питания для радиотелефона, на котором получалось 28 В и 9 A, что очень хорошо.

В качестве зарядного устройства он работает после добавления большого радиатора к XL или замены его на радиатор большего размера, чем заводской, плюс вентилятор, который также охлаждает конденсаторы.

Безопасный диапазон тока при длительной нагрузке составляет около 7 А, при напряжении выше 32 В стабилизатор очень горячий. Перед преобразователем хорошо будет поставить большой ёмкий конденсатор по питанию.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Регулировка угла зажигания топливно
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector