Повышающий/понижающий DC DC преобразователь напряжения — схема, монтаж своими руками

Повышающий/понижающий DC DC преобразователь напряжения — схема, монтаж своими руками

1. Схема
   • Принцип работы

2. Монтаж своими руками
3. Тестирование
4. Видео с пошаговой сборкой

Сегодня мы рассмотрим инструкцию пошагового создания универсального DC DC преобразователя. Для чего нужен он нужен?

Чтобы полноценно ответить на этот вопрос, ознакомимся с характеристиками:

Как видим из характеристик, такой преобразователь можно использовать в автомобиле для повышения или понижения напряжения 12В. Также можно подключить такой самодельный DC DC преобразователь на выход компьютерного блока питания и без переделки получать с него разные напряжения.

Ну или же можно взять блок питания от ноутбука и опять же получать на выходе любое напряжение. Это очень удобно, поскольку не нужно заботиться о питающем напряжении.

18-60VDCin: 6V/31A Active Clamp Forward Reference Design

Базовый проект генерирует выход 6 В / 31 А из телекоммуникационного постоянного входного напряжения с широким диапазоном от 18 В до 60 В. UCC2897A управляет силовым звеном однотактного прямоходового преобразователя с активным демпфером. Низкие заряд затвора и сопротивление сток-исток в открытом состоянии CSD18540Q5B, используемых в качестве автономных синхронных выпрямителей, позволяют КПД данного проекта при максимальной нагрузке достигать значений, превышающих 94%. Наличие компактных драйверов UCC27511 позволяет упростить схему управления затворами синхронных выпрямителей.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

• Высокий КПД (свыше 95%)
• Низкопрофильное решение, максимальная высота компонентов составляет менее 0,5 дюйма (12,5 мм)
• Автономные синхронные выпрямители позволяют упростить схему управления

Повышающий DC-DC преобразователь CC-CV 11-32V 12-56V 5A

Оплата

Множество способов оплаты

Доставка

Доставка во все города России и стран СНГ

Гарантии

Поддержка

Поддержка клиентов по телефону

Описание Повышающий DC-DC преобразователь CC-CV 11-32V 12-56V 5A

Характеристики повышающего DC-DC преобразователя CC-CV 11-32V 12-56V 5A :
Входное напряжение: 11-32V
Выходное напряжение: 12-56V регулируемое
Ток холостого хода: 35mA
КПД до 94%
Выходной ток:
от 0.3 до 4 ампер регулируемый
5A (MAX)
Входной ток: 10A (MAX)
Выходная мощность:
при естественном охлаждении: 70W (MAX)
при принудительном охлаждении: 100W (MAX) (ставиться вентилятор)

Защита от обратной полярности: НЕТ (установите диод на вход модуля)
Размеры: 65 х 56 х 25 мм

Импульсный повышающий регулируемый преобразователь напряжения 11-32V 12-56V 5A 100W используется для сборки своими руками в домашних условиях регулируемого источника питания.

Собрать регулируемый источник питания на преобразователе напряжения под силу даже начинающим радиолюбителям.

Подключите регулируемый преобразователь напряжения к источнику тока с напряжением DC 11-32V – автомобильный аккумулятор, солнечная батарея, ветрогенератор.

C помощью вольтметра отрегулируйте напряжение на выходе повышающего преобразователя напряжения в соответствии с требованиями Вашего устройства.

Подключите Ваше устройство, к преобразователю напряжения соблюдая полярность.

Для предотвращения переполюсовки установить диод на входе автомобильного блока питания для ноутбуков.

Заменив подстроечный резистор на переменный, и добавив вольтметр с амперметром можно cделать качественный, а главное не дорогой лабораторный блок питания своими руками.

Также можно использовать регулируемый источник питания (100 Вт высокой мощности), для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов, LiOn батареи с последовательно соединенными элементами, может работать как источник питания для ноутбуков 65W — 90W

Условия доставки

Стоимость будет зависить от Региона !

Стоимость доставки: 390 рублей

Транспортной Компанией Стоимость будет зависить от Региона !

Стоимость доставки зависит от суммы заказа

Внимание стоимость указана до пункта выдачи!
Точная стоимость будет зависить от веса и региона !

Стоимость доставки: 350 рублей

СЕРВИС БЕЗОПАСНЫХ СДЕЛОК С ГАРАНТИЕЙ ДОСТАВКИ
Стоимость доставки рассчитывается после заполнения данных по сделке

Регулируемый миниатюрный DC/DC-преобразователь: получаем из USB любое напряжение от 1 до 24 В

Содержание

• Вступление
• Внешний вид, конструкция и схемотехника DC-DC преобразователя
• Технические испытания DC-DC преобразователя
• Предельные режимы работы преобразователя и защита от короткого замыкания
• КПД преобразователя
• Итоги и выводы

Вступление

Когда в радиолюбительском или даже профессиональном арсенале требуется регулируемый источник питания невысокой мощности, то в его качестве может выступать DC-DC преобразователь, питаемый от 5-Вольтового телефонного зарядного устройства или даже от USB-порта компьютера.

Это тем более интересно, что телефонных зарядок, от которых можно запитать такой преобразователь, в каждом доме скопилось чуть более, чем гуталина на гуталиновой фабрике. 🙂

Представленный в этом обзоре DC-DC преобразователь имеет встроенный вольтметр и позволяет получить из стандартных 5 Вольт любое напряжение от 1 до 24 Вольт (и даже чуть более, как покажет тест).

(изображение со страницы продавца на Алиэкспресс)

Основные технические параметры DC-DC преобразователя

Характеристики взяты со страницы продавца; некоторые из них по ходу обзора придётся поправлять, в том числе и в лучшую сторону, как ни странно.

Цвет индикатора напряжения может быть красным или зелёным (по выбору потребителя).

Цена преобразователя на момент обзора — около 250 российских рублей ($3.5). Проверить актуальную цену или приобрести устройство можно здесь.

Внешний вид, конструкция и схемотехника DC-DC преобразователя

Преобразователь изготовлен в виде платы с USB-разъёмом, установленной в корпусе из прозрачного голубого пластика:

Прозрачность и гламурный цвет корпуса производят очень приятное впечатление. Хотя, на самом деле, корпус здесь сделан прозрачным не для красоты, а с функциональной целью: чтобы были видны показания встроенного вольтметра.

Корпус — неразборный, его половинки склеены «насмерть».

Вблизи выходных клемм на корпусе имеется оребрение, сделанное, видимо, чтобы корпус не скользил в руке. Но это оребрение оказалось не при деле: удобнее брать в руки устройство ближе к разъёму USB.

На обратной стороне обозначено функциональное назначение изделия:

Кроме того, здесь указана полярность выходных клемм и назначение расположенного с лицевой стороны многооборотного переменного резистора.

Через прозрачный корпус можно более-менее разобраться, как устроен преобразователь.

За оребрением корпуса (на его правой стороне) скрывается маленькая 6-ногая микросхема преобразователя — его главная деталь. На ней проставлена маркировка B6289M. По всей видимости, это — один из клонов популярной микросхемы для повышающих преобразователей MT3608.

Но в данном случае наш преобразователь в целом — повышающе-понижающий. Судя по наличию двух дросселей, здесь применена схема SEPIC, которая и позволяет превратить повышающий преобразователь в повышающе-понижающий.

В качестве выпрямительного диода использован диод Шоттки SS34, имеющий малую величину прямого падения напряжения.

Микросхема имеет встроенный тактовый генератор на частоту 1.2 МГц.

За измерение напряжения и индикацию отвечает «многоногая» микросхема NUVOTON N76E003AT20. Это — аналого-цифровой процессор с 12-битным АЦП. В данном случае этот процессор запрограмирован на роль вольтметра.

Между индикатором и разъёмом USB расположен элемент, обозначенный F1. Это — предохранитель (FUSE), при штатной работе устройства он не должен срабатывать. Но производитель всё-таки подстраховался на всякий случай. Кроме того, производить ещё и настоятельно рекомендует не допускать коротких замыканий.

Наконец, за регулировку напряжения отвечает голубой переменный резистор с ребристой латунной ручкой. При её вращении главное — не прикладывать излишнюю силу, когда она дошла до конечного положения.

Для установки напряжения с точностью 0.1 В вращать ручку надо очень медленно и плавно с того момента, когда напряжение начинает приближаться к требуемому значению. В принципе, миссия — выполнима.

Технические испытания DC-DC преобразователя

Первым делом проверяем реальные пределы регулировки напряжения и точность его измерения встроенным вольтметром.

Устанавливаем положение максимального напряжения:

Итого, по показаниям мультиметра напряжение составило 27.1 В, а по показаниям вольтметра преобразователя 25.9 В. Показаниям мультиметра при этом доверяем больше; ибо это — какой-никакой, а измерительный прибор всё-таки!

Погрешность встроенного вольтметра составила 4.4%. Это — не идеально, но терпимо. При установке напряжения по встроенному вольтметру просто можно учитывать этот факт «в уме».

Теперь устанавливаем минимальное напряжение:

Итого, по показаниям мультиметра напряжение составило 0.61 В, а по показаниям вольтметра преобразователя 0.5 В.

Здесь встроенный вольтметр показывает напряжение только с одной значащей цифрой, и погрешность получается куда больше, аж целых 18%.

Мораль: для очень низких напряжений всё-таки лучше контролировать его установку с помощью внешнего прибора, иначе погрешность может оказаться слишком высокой.

Но главный итог состоит в том, что диапазон регулировки выходного напряжения не только уложился в заявленные пределы, но и даже перевыполнил их! [оркестр играет туш]

При этом, исходя из схемотехники и свойств микросхемы преобразователя, можно предположить, что нижняя граница диапазона регулировки напряжения всегда будет около 0.6 В, а верхняя граница будет зависеть от разброса номиналов резисторов в схеме, но в любом случае будет выше 24 В.

Предельные режимы работы преобразователя и защита от короткого замыкания

Далее проверяем предельный отдаваемый ток преобразователя при разных выходных напряжениях. Проверка производилась только в диапазоне напряжений, официально заявленных производителем.

Проверка осуществлялась при питании от телефонного адаптера 5 Вольт / 2 Ампера; причём работоспособность адаптера при максимальном выходном тока 2 А была ранее успешно проверена.

При этой проверке возникла сложность с определением точной границы начала выхода преобразователя из режима стабилизации заданного напряжения.

Дело в том, что при превышении допустимой отдаваемой мощности защита от перегрузки и короткого замыкания в устройстве срабатывает не мгновенно, а постепенно. В связи с этим граница устойчивости режима определялась немножко «на глазок», по заметному падению напряжения выхода (более, чем на 0.1 В).

Приведённые здесь режимы — предельные, и длительная эксплуатация в них крайне не рекомендуется (нагрев корпуса был ощутимым).

При этой проверке выяснилось, что при установке на выходе малых напряжений и большого тока на выходе появляются колебания с частотой около 80 кГц, по форме близкие к синусу:

Здесь показана осциллограмма при выходном напряжении 1 В и токе 0.7 А; но первые признаки таких колебаний наблюдались, начиная с тока в 0.27 А.

Устраняются эти колебания, как обычно, с помощью конденсатора, подключенного к устройству снаружи, но расположить его надо близко к выходным клеммам преобразователя (оказалось достаточно 4.7 мкФ). Если этот же конденсатор установить на дальнем конце кабеля длиной 1 м (например), то колебания только слегка сглаживаются, но не устраняются.

Что касается защиты от коротких замыканий, то оптимальной её назвать нельзя. При напряжении 7.5 В ток короткого замыкания на выходе составил почти 2.5 А, а потребляемый ток — 1.55 А.

В таком режиме вся потребляемая мощность рассеивается внутри корпуса преобразователя, что опасно для его жизни и здоровья, если замыкание окажется длительным. При кратковременных замыканиях (2-3 секунды) преобразователь остаётся живым (проверено).

КПД преобразователя

КПД проверен в различных режимах работы преобразователя при мощности на выходе 3 Вт (номинал, установленный производителем). Исключение — режим с напряжением выхода 1 Вольт, в котором получить мощность выхода 3 Вт не удалось.

КПД даже в самом благоприятном варианте не дотянул до обещанных производителем 94%.

Вероятно, причина кроется в том, что применена более сложная схема устройства, чем та, под которую рассчитана микросхема преобразователя.

Она разработана для повышающих преобразователей; а использована в повышающе-понижающем преобразователе, имеющем дополнительные элементы, и, следовательно, дополнительные источники потерь.

И, последний вопрос — о пульсациях.

Ниже приведена осциллограмма пульсаций при выходном напряжении 7.5 В и токе 0.4 А:

Размах пульсаций составил около 80 мВ, т.е. примерно 1% от величины выходного напряжения.

В большинстве случаев это — приемлемая величина; но при применении преобразователя для питания устройств, чувствительных к помехам, может потребоваться их дополнительное подавление традиционным способом — с помощью конденсаторов. Конденсаторы в таких случаях желательно использовать в комбинации «керамика + электролит» и по принципу «чем больше, тем лучше».

Итоги и выводы

Даже такое простое устройство заставило вспомнить о том, что ничего идеального в этом мире нет. 🙂

Преобразователь оказался вполне работоспособным и «пригодным к употреблению», но при его применении необходимо учитывать особенности этого устройства.

Во-первых, при работе со значительными токами и малыми напряжениями следует подключать дополнительный внешний конденсатор вблизи выходных клемм (для подавления «генерации» на 80 кГц). Большой ёмкости не требуется, достаточно от 4.7 мкФ.

Во-вторых, при работе с чувствительной аппаратурой так же может потребоваться установка дополнительных конденсаторов, подавляющих пульсации; но уже с более «серьёзной» ёмкостью.

В-третьих, надо помнить о недопустимости коротких замыканий на сколь-нибудь длительное время.

И, наконец, в-четвёртых, надо помнить и о том, что при питании преобразователя не от сетевого адаптера, а от от порта USB компьютера есть ограничения на ток, отдаваемый этими портами (500 мА для USB 2, и 900 мА для USB 3). Для примерного расчёта допустимого выходного тока преобразователя может помочь приведённая в обзоре таблица с КПД устройства при разных выходных напряжениях.

Окончательный список «плюсов» и «минусов».

Плюсы:

— широкий диапазон регулировки выходного напряжения, превосходящий заявленный производителем;

— возможность использования с кратковременным превышением допустимой выходной мощности;

— наличие встроенного вольтметра;

— возможность настройки выходного напряжения с точностью до 0.1 В;

— возможность питания от широко распространённых зарядных устройств для мобильных телефонов;

— возможность питания от USB-портов компьютеров (с ограничениями по мощности);

— приятный внешний вид, малые габариты и вес.

Минусы:

— малая эффективность защиты от коротких замыканий;

— необходимость дополнительных конденсаторов для подавления помех (особенно — при малых напряжениях и высоких токах);

— КПД ниже заявленного производителем.

Приобрести этот преобразователь можно на Алиэкспресс проверить актуальную цену или купить.

17 схем импульсных преобразователей напряжения DC-DC

Сегодня мы рассмотрим несколько схем несложных, даже можно сказать – простых, импульсных преобразователей напряжения DC-DC (преобразователей постоянного напряжения одной величины, в постоянное напряжение другой величины)

Чем хороши импульсные преобразователи. Во-первых, они имеют высокий КПД, и во-вторых могут работать при входном напряжении ниже выходного. Импульсные преобразователи подразделяются на группы:

• – понижающие, повышающие, инвертирующие;
• – стабилизированные, нестабилизированные;
• – гальванически изолированные, неизолированные;
• – с узким и широким диапазоном входных напряжений.

Для изготовления самодельных импульсных преобразователей лучше всего использовать специализированные интегральные микросхемы – они проще в сборке и не капризны при настройке. Итак, приводим для ознакомления 14 схем на любой вкус:

1. Нестабилизированный транзисторный преобразователь

Этот преобразователь работает на частоте 50 кГц, гальваническая изоляция обеспечивается трансформатором Т1, который наматывается на кольце К10х6х4,5 из феррита 2000НМ и содержит: первичная обмотка – 2х10 витков, вторичная обмотка – 2х70 витков провода ПЭВ-0,2. Транзисторы можно заменить на КТ501Б. Ток от батареи, при отсутствии нагрузки, практически не потребляется.

2. Стабилизированный транзисторный преобразователь напряжения

Трансформатор Т1 наматывается на ферритовом кольце диаметром 7 мм, и содержит две обмотки по 25 витков провода ПЭВ=0,3.

3. Нестабилизированный преобразователь напряжения на основе мультивибратора

Двухтактный нестабилизированный преобразователь на основе мультивибратора (VТ1 и VТ2) и усилителя мощности (VТ3 и VТ4). Выходное напряжение подбирается количеством витков вторичной обмотки импульсного трансформатора Т1.

4. Преобразователь на специализированной микросхеме MAX631

Преобразователь стабилизирующего типа на микросхеме MAX631 фирмы MAXIM. Частота генерации 40…50 кГц, накопительный элемент – дроссель L1.

5. Нестабилизированный двухступенчатый умножитель напряжения на MAX660

Можно использовать одну из двух микросхем отдельно, например вторую, для умножения напряжения от двух аккумуляторов.

6. Импульсный повышающий стабилизатор на микросхеме MAX1674

Типовая схема включения импульсного повышающего стабилизатора на микросхеме MAX1674 фирмы MAXIM. Работоспособность сохраняется при входном напряжении 1,1 вольта. КПД – 94%, ток нагрузки – до 200 мА.

7. MCP1252-33X50: Два напряжения от одного источника питания

Позволяет получать два разных стабилизированных напряжения с КПД 50…60% и током нагрузки до 150 мА в каждом канале. Конденсаторы С2 и С3 – накопители энергии.

8. Импульсный повышающий стабилизатор на микросхеме MAX1724EZK33 фирмы MAXIM

Типовая схема включения специализированной микросхемы фирмы MAXIM. Сохраняет работоспособность при входном напряжении 0,91 вольта, имеет малогабаритный SMD корпус и обеспечивает ток нагрузки до 150 мА при КПД – 90%.

9. Импульсный понижающий стабилизатор на микросхеме TL497

Типовая схема включения импульсного понижающего стабилизатора на широкодоступной микросхеме фирмы TEXAS. Резистором R3 регулируется выходное напряжение в пределах +2,8…+5 вольт. Резистором R1 задается ток короткого замыкания, который вычисляется по формуле: Iкз(А)= 0,5/R1(Ом)

10. Интегральный инвертор напряжения на микросхеме ICL7660

Интегральный инвертор напряжения, КПД – 98%.

11. Два изолированных преобразователя на микросхемах DC-102 и DC-203 фирмы YCL Elektronics

Два изолированных преобразователя напряжения DA1 и DA2, включенных по “неизолированной” схеме с общей “землей”.

12. Двухполярный стабилизированный преобразователь напряжения на микросхеме LM2587-12

Индуктивность первичной обмотки трансформатора Т1 – 22 мкГн, отношение витков первичной обмотки к каждой вторичной – 1:2.5.

13. Стабилизированный повышающий преобразователь на микросхеме MAX734

Типовая схема стабилизированного повышающего преобразователя на микросхеме фирмы MAXIM.

14. Нестандартное применение микросхемы MAX232

Эта микросхема обычно служит драйвером RS-232. Умножение напряжения получается с коэффициентом 1,6…1,8.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ 12/220 В – 50 Гц
Преобразователь напряжения 12—> 220 В
Преобразователь напряжения 12—> 220 В до 200 Вт
Импульсный стабилизированный преобразователь напряжения
Регулятор сетевого напряжения
Цифровой кодовый замок с ИК ключом
Вольтметр постоянного тока с автоматическим выбором пределов измерения
Радиомикрофон повышенной мощности
Активный щуп для осциллографа

Arduino

Аудио

В Вашу мастерскую

Видео

Для автомобиля

Для дома и быта

Для начинающих

Зарядные устройства

Измерительные приборы

Источники питания

Компьютер

Медицина и здоровье

Микроконтроллеры

Музыкантам

Опасные, но интересные конструкции

Охранные устройства

Программаторы

Радио и связь

Радиоуправление моделями

Световые эффекты

Связь по проводам и не только.

Телевидение

Телефония

Узлы цифровой электроники

Фототехника

Шпионская техника

Регулируемый блок питания с защитой

DC/DC преобразователь на интегральном таймере 555

Стабилизаторы напряжения на микросхеме ВА6220

Схема стабилизатора напряжения переменного тока

Замена микросхемы 7805 импульсным стабилизатором напряжения

Цифровой генератор опорного напряжения на ATtiny13

Повышающе-понижающий преобразователь напряжения для зарядки КПК от батареек

Повышающе-понижающий DC-DC преобразователь 7..14В / 9В 0,5А на микросхемах 34063 (с N-канальным MOSFET)

Повышающий преобразователь для питания программатора PROGOPIC от батареек

Повышающий DC-DC преобразователь 5..13В/19В 0,5А на MC34063 с внешним MOSFET

Монтаж повышающего/понижающего DC DC преобразователя своими руками

Как уже говорилось выше, некоторые компоненты схемы необходимо рассчитать, благо в сети есть много готовых онлайн калькуляторов.

• Смотрите также схему простого преобразователя напряжения 12–220В

Как же в реальной жизни их намотать катушки с нужной индуктивностью? Те, у кого есть ESR метр скажут, что тут нет ничего сложного, мотаешь и смотришь параметры.

Но этот ESR метр показывает с очень большой погрешностью, поэтому предлагает воспользоваться программой DrosselRing. В ней вводим все необходимые параметры, а также указываем какой у нас сердечник. Если никаких нет под рукой, то достаем 2 одинаковых желтых кольца из компьютерного блока питания.

Ну и осталось намотать наши дроссели, это уже не составит особого труда.

Получилось довольно-таки неплохо. Казалось бы, все сложности уже позади, но нет, впереди еще разводка печатной платы DC DC. Преобразователя. Чтобы максимально компактно расположить все элементы, понадобится немало времени.

Для крепления можно сделать плату немного больше и добавить по бокам отверстия, но это уже на ваше усмотрение.

Плата готова, просверлены отверстия, настала очередь запайки. Тут есть один важный момент: необходимо поднять силовые элементы выше над платой, так как потом их невозможно будет достать отверткой.

Теперь необходимо установить транзистор и диод на радиатор. Мы используем вот такой алюминиевый профиль, он имеет неплохие габариты и сможет нормально охлаждать схему.

Вот, что получается.

Повышающий DC-DC преобразователь CC-CV 11-32V 12-56V 5A

Оплата

Множество способов оплаты

Доставка

Доставка во все города России и стран СНГ

Гарантии

Поддержка

Поддержка клиентов по телефону

Описание Повышающий DC-DC преобразователь CC-CV 11-32V 12-56V 5A

Характеристики повышающего DC-DC преобразователя CC-CV 11-32V 12-56V 5A :
Входное напряжение: 11-32V
Выходное напряжение: 12-56V регулируемое
Ток холостого хода: 35mA
КПД до 94%
Выходной ток:
от 0.3 до 4 ампер регулируемый
5A (MAX)
Входной ток: 10A (MAX)
Выходная мощность:
при естественном охлаждении: 70W (MAX)
при принудительном охлаждении: 100W (MAX) (ставиться вентилятор)

Защита от обратной полярности: НЕТ (установите диод на вход модуля)
Размеры: 65 х 56 х 25 мм

Импульсный повышающий регулируемый преобразователь напряжения 11-32V 12-56V 5A 100W используется для сборки своими руками в домашних условиях регулируемого источника питания.

Собрать регулируемый источник питания на преобразователе напряжения под силу даже начинающим радиолюбителям.

Подключите регулируемый преобразователь напряжения к источнику тока с напряжением DC 11-32V – автомобильный аккумулятор, солнечная батарея, ветрогенератор.

C помощью вольтметра отрегулируйте напряжение на выходе повышающего преобразователя напряжения в соответствии с требованиями Вашего устройства.

Подключите Ваше устройство, к преобразователю напряжения соблюдая полярность.

Для предотвращения переполюсовки установить диод на входе автомобильного блока питания для ноутбуков.

Заменив подстроечный резистор на переменный, и добавив вольтметр с амперметром можно cделать качественный, а главное не дорогой лабораторный блок питания своими руками.

Также можно использовать регулируемый источник питания (100 Вт высокой мощности), для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов, LiOn батареи с последовательно соединенными элементами, может работать как источник питания для ноутбуков 65W — 90W

Условия доставки

Стоимость будет зависить от Региона !

Стоимость доставки: 390 рублей

Транспортной Компанией Стоимость будет зависить от Региона !

Стоимость доставки зависит от суммы заказа

Внимание стоимость указана до пункта выдачи!
Точная стоимость будет зависить от веса и региона !

Стоимость доставки: 350 рублей

СЕРВИС БЕЗОПАСНЫХ СДЕЛОК С ГАРАНТИЕЙ ДОСТАВКИ
Стоимость доставки рассчитывается после заполнения данных по сделке

Регулируемый миниатюрный DC/DC-преобразователь: получаем из USB любое напряжение от 1 до 24 В

Содержание

• Вступление
• Внешний вид, конструкция и схемотехника DC-DC преобразователя
• Технические испытания DC-DC преобразователя
• Предельные режимы работы преобразователя и защита от короткого замыкания
• КПД преобразователя
• Итоги и выводы

Вступление

Когда в радиолюбительском или даже профессиональном арсенале требуется регулируемый источник питания невысокой мощности, то в его качестве может выступать DC-DC преобразователь, питаемый от 5-Вольтового телефонного зарядного устройства или даже от USB-порта компьютера.

Это тем более интересно, что телефонных зарядок, от которых можно запитать такой преобразователь, в каждом доме скопилось чуть более, чем гуталина на гуталиновой фабрике. 🙂

Представленный в этом обзоре DC-DC преобразователь имеет встроенный вольтметр и позволяет получить из стандартных 5 Вольт любое напряжение от 1 до 24 Вольт (и даже чуть более, как покажет тест).

(изображение со страницы продавца на Алиэкспресс)

Основные технические параметры DC-DC преобразователя

Характеристики взяты со страницы продавца; некоторые из них по ходу обзора придётся поправлять, в том числе и в лучшую сторону, как ни странно.

Цвет индикатора напряжения может быть красным или зелёным (по выбору потребителя).

Цена преобразователя на момент обзора — около 250 российских рублей ($3.5). Проверить актуальную цену или приобрести устройство можно здесь.

Внешний вид, конструкция и схемотехника DC-DC преобразователя

Преобразователь изготовлен в виде платы с USB-разъёмом, установленной в корпусе из прозрачного голубого пластика:

Прозрачность и гламурный цвет корпуса производят очень приятное впечатление. Хотя, на самом деле, корпус здесь сделан прозрачным не для красоты, а с функциональной целью: чтобы были видны показания встроенного вольтметра.

Корпус — неразборный, его половинки склеены «насмерть».

Вблизи выходных клемм на корпусе имеется оребрение, сделанное, видимо, чтобы корпус не скользил в руке. Но это оребрение оказалось не при деле: удобнее брать в руки устройство ближе к разъёму USB.

На обратной стороне обозначено функциональное назначение изделия:

Кроме того, здесь указана полярность выходных клемм и назначение расположенного с лицевой стороны многооборотного переменного резистора.

Через прозрачный корпус можно более-менее разобраться, как устроен преобразователь.

За оребрением корпуса (на его правой стороне) скрывается маленькая 6-ногая микросхема преобразователя — его главная деталь. На ней проставлена маркировка B6289M. По всей видимости, это — один из клонов популярной микросхемы для повышающих преобразователей MT3608.

Но в данном случае наш преобразователь в целом — повышающе-понижающий. Судя по наличию двух дросселей, здесь применена схема SEPIC, которая и позволяет превратить повышающий преобразователь в повышающе-понижающий.

В качестве выпрямительного диода использован диод Шоттки SS34, имеющий малую величину прямого падения напряжения.

Микросхема имеет встроенный тактовый генератор на частоту 1.2 МГц.

За измерение напряжения и индикацию отвечает «многоногая» микросхема NUVOTON N76E003AT20. Это — аналого-цифровой процессор с 12-битным АЦП. В данном случае этот процессор запрограмирован на роль вольтметра.

Между индикатором и разъёмом USB расположен элемент, обозначенный F1. Это — предохранитель (FUSE), при штатной работе устройства он не должен срабатывать. Но производитель всё-таки подстраховался на всякий случай. Кроме того, производить ещё и настоятельно рекомендует не допускать коротких замыканий.

Наконец, за регулировку напряжения отвечает голубой переменный резистор с ребристой латунной ручкой. При её вращении главное — не прикладывать излишнюю силу, когда она дошла до конечного положения.

Для установки напряжения с точностью 0.1 В вращать ручку надо очень медленно и плавно с того момента, когда напряжение начинает приближаться к требуемому значению. В принципе, миссия — выполнима.

Технические испытания DC-DC преобразователя

Первым делом проверяем реальные пределы регулировки напряжения и точность его измерения встроенным вольтметром.

Устанавливаем положение максимального напряжения:

Итого, по показаниям мультиметра напряжение составило 27.1 В, а по показаниям вольтметра преобразователя 25.9 В. Показаниям мультиметра при этом доверяем больше; ибо это — какой-никакой, а измерительный прибор всё-таки!

Погрешность встроенного вольтметра составила 4.4%. Это — не идеально, но терпимо. При установке напряжения по встроенному вольтметру просто можно учитывать этот факт «в уме».

Теперь устанавливаем минимальное напряжение:

Итого, по показаниям мультиметра напряжение составило 0.61 В, а по показаниям вольтметра преобразователя 0.5 В.

Здесь встроенный вольтметр показывает напряжение только с одной значащей цифрой, и погрешность получается куда больше, аж целых 18%.

Мораль: для очень низких напряжений всё-таки лучше контролировать его установку с помощью внешнего прибора, иначе погрешность может оказаться слишком высокой.

Но главный итог состоит в том, что диапазон регулировки выходного напряжения не только уложился в заявленные пределы, но и даже перевыполнил их! [оркестр играет туш]

При этом, исходя из схемотехники и свойств микросхемы преобразователя, можно предположить, что нижняя граница диапазона регулировки напряжения всегда будет около 0.6 В, а верхняя граница будет зависеть от разброса номиналов резисторов в схеме, но в любом случае будет выше 24 В.

Предельные режимы работы преобразователя и защита от короткого замыкания

Далее проверяем предельный отдаваемый ток преобразователя при разных выходных напряжениях. Проверка производилась только в диапазоне напряжений, официально заявленных производителем.

Проверка осуществлялась при питании от телефонного адаптера 5 Вольт / 2 Ампера; причём работоспособность адаптера при максимальном выходном тока 2 А была ранее успешно проверена.

При этой проверке возникла сложность с определением точной границы начала выхода преобразователя из режима стабилизации заданного напряжения.

Дело в том, что при превышении допустимой отдаваемой мощности защита от перегрузки и короткого замыкания в устройстве срабатывает не мгновенно, а постепенно. В связи с этим граница устойчивости режима определялась немножко «на глазок», по заметному падению напряжения выхода (более, чем на 0.1 В).

Приведённые здесь режимы — предельные, и длительная эксплуатация в них крайне не рекомендуется (нагрев корпуса был ощутимым).

При этой проверке выяснилось, что при установке на выходе малых напряжений и большого тока на выходе появляются колебания с частотой около 80 кГц, по форме близкие к синусу:

Здесь показана осциллограмма при выходном напряжении 1 В и токе 0.7 А; но первые признаки таких колебаний наблюдались, начиная с тока в 0.27 А.

Устраняются эти колебания, как обычно, с помощью конденсатора, подключенного к устройству снаружи, но расположить его надо близко к выходным клеммам преобразователя (оказалось достаточно 4.7 мкФ). Если этот же конденсатор установить на дальнем конце кабеля длиной 1 м (например), то колебания только слегка сглаживаются, но не устраняются.

Что касается защиты от коротких замыканий, то оптимальной её назвать нельзя. При напряжении 7.5 В ток короткого замыкания на выходе составил почти 2.5 А, а потребляемый ток — 1.55 А.

В таком режиме вся потребляемая мощность рассеивается внутри корпуса преобразователя, что опасно для его жизни и здоровья, если замыкание окажется длительным. При кратковременных замыканиях (2-3 секунды) преобразователь остаётся живым (проверено).

КПД преобразователя

КПД проверен в различных режимах работы преобразователя при мощности на выходе 3 Вт (номинал, установленный производителем). Исключение — режим с напряжением выхода 1 Вольт, в котором получить мощность выхода 3 Вт не удалось.

КПД даже в самом благоприятном варианте не дотянул до обещанных производителем 94%.

Вероятно, причина кроется в том, что применена более сложная схема устройства, чем та, под которую рассчитана микросхема преобразователя.

Она разработана для повышающих преобразователей; а использована в повышающе-понижающем преобразователе, имеющем дополнительные элементы, и, следовательно, дополнительные источники потерь.

И, последний вопрос — о пульсациях.

Ниже приведена осциллограмма пульсаций при выходном напряжении 7.5 В и токе 0.4 А:

Размах пульсаций составил около 80 мВ, т.е. примерно 1% от величины выходного напряжения.

В большинстве случаев это — приемлемая величина; но при применении преобразователя для питания устройств, чувствительных к помехам, может потребоваться их дополнительное подавление традиционным способом — с помощью конденсаторов. Конденсаторы в таких случаях желательно использовать в комбинации «керамика + электролит» и по принципу «чем больше, тем лучше».

Итоги и выводы

Даже такое простое устройство заставило вспомнить о том, что ничего идеального в этом мире нет. 🙂

Преобразователь оказался вполне работоспособным и «пригодным к употреблению», но при его применении необходимо учитывать особенности этого устройства.

Во-первых, при работе со значительными токами и малыми напряжениями следует подключать дополнительный внешний конденсатор вблизи выходных клемм (для подавления «генерации» на 80 кГц). Большой ёмкости не требуется, достаточно от 4.7 мкФ.

Во-вторых, при работе с чувствительной аппаратурой так же может потребоваться установка дополнительных конденсаторов, подавляющих пульсации; но уже с более «серьёзной» ёмкостью.

В-третьих, надо помнить о недопустимости коротких замыканий на сколь-нибудь длительное время.

И, наконец, в-четвёртых, надо помнить и о том, что при питании преобразователя не от сетевого адаптера, а от от порта USB компьютера есть ограничения на ток, отдаваемый этими портами (500 мА для USB 2, и 900 мА для USB 3). Для примерного расчёта допустимого выходного тока преобразователя может помочь приведённая в обзоре таблица с КПД устройства при разных выходных напряжениях.

Окончательный список «плюсов» и «минусов».

Плюсы:

— широкий диапазон регулировки выходного напряжения, превосходящий заявленный производителем;

— возможность использования с кратковременным превышением допустимой выходной мощности;

— наличие встроенного вольтметра;

— возможность настройки выходного напряжения с точностью до 0.1 В;

— возможность питания от широко распространённых зарядных устройств для мобильных телефонов;

— возможность питания от USB-портов компьютеров (с ограничениями по мощности);

— приятный внешний вид, малые габариты и вес.

Минусы:

— малая эффективность защиты от коротких замыканий;

— необходимость дополнительных конденсаторов для подавления помех (особенно — при малых напряжениях и высоких токах);

— КПД ниже заявленного производителем.

Приобрести этот преобразователь можно на Алиэкспресс проверить актуальную цену или купить.

Базовый проект понижающего источника питания с тремя изолированными выходами для применения в промышленных PLC-системах

Базовый проект PMP10532 представляет собой изолированный понижающий источник питания для промышленных применений. Он принимает входное напряжение с номинальным значением 24 В и генерирует три изолированных выхода: +5 В/ 1 В и +/-15 В/ 200 мА. Данный проект подходит для организации источника питания для МК и управляющих цепей, а также положительных / отрицательных напряжений смещения для операционных усилителей в составе PLC-систем. Перекрёстная стабилизация каждого выхода относительно изменения входного напряжения и нагрузки остаётся в пределах +/-5%, а диапазон входного напряжения данного источника питания составляет от 19 В до 30 В. В данном проекте используется синхронный понижающий преобразователь LM5160 в конфигурации изолированного понижающего регулятора напряжения. LM5160 имеет широкий диапазон входного напряжения от 4,5 В до 65 В и генерирует выходной ток до 1,5 А с использованием интегрированных переключающих полевых транзисторов. В нём применяется схема управления с постоянной длительностью открытия ключа (COT), которая подходит для изолированного понижающего преобразователя. Благодаря преимуществу управления на первичной стороне данного изолированного понижающего преобразователя на его базе создаётся компактное и бюджетное решение для источника питания с несколькими изолированными выходами без обратной связи на базе оптопары.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.