Повышающий/понижающий преобразователь напряжения своими руками
Всем доброго времени суток, уважаемые самоделкины! В этой самоделке AKA KASYAN сделает универсальный понижающий и повышающий преобразователь напряжения.
Недавно автор собрал литиевый аккумулятор. А сегодня раскроет секрет, для какой цели он его изготовил.
Вот новый преобразователь напряжения, режим его работы — однотактный.
Преобразователь имеет небольшие габариты и достаточно большую мощность.
Обычные преобразователи делают одно из двух. Только повышают, или только понижают подаваемое на вход напряжение. Вариант, изготовленный автором может как повысить,
так и понизить входное напряжение до требуемого значения.
У автора имеются различные регулируемые источники питания, с помощью которых он тестирует собранные самоделки.
Заряжает аккумуляторы, да и использует их для различных других задач.
Не так давно появилась идея создания портативного источника питания. Постановка задачи была такой: устройство должно иметь возможность заряжать всевозможные портативные гаджеты.
От обычных смартфонов и планшетов до ноутбуков и видеокамер, а также справился даже с питанием любимого паяльника автора TS-100.
Естественно можно просто воспользоваться универсальными зарядными устройствами с адаптерами питания. Но все они питаются от 220В
В случае автора требуется нужен был именно портативный источник различных выходных напряжений.
А таковых в продаже автор не нашел.
Питающие напряжения для указанных гаджетов имеют очень широкий диапазон. Например смартфонам нужно всего 5 В, ноутбукам 18, некоторым даже 24 В. Аккумулятор, изготовленный автором, рассчитан на выходное напряжение в 14,8 В. Следовательно, необходим преобразователь, способный как повышать, так и понижать начальное напряжение.
Обратите внимание, некоторые номиналы указанных на схеме компонентов, отличаются от установленных на плате.
Это конденсаторы.
На схеме указаны эталонные номиналы, а плату автор делал для решения своих задач. Во-первых, интересовала компактность.
Во-вторых, авторский преобразователь питания позволяет спокойно создать выходной ток в 3 Ампера.
AKA KASYAN большего и не надо.
Связано это с тем, что емкость примененных накопительных конденсаторов небольшая, но схема способна выдать выходной ток до 5 А.
Поэтому схема является универсальной. Параметры зависят от емкости конденсаторов, параметров дросселя, диодного выпрямителя и характеристик полевого ключа.
Замолвим пару слов о схеме. Она представляет собой однотактный преобразователь на базе шим-контроллера UC3843.
Поскольку напряжение от аккумулятора немного больше штатного питания микросхемы, в схему был добавлен 12В стабилизатор 7812 для питания шим-контроллера.
В приведенной схеме данный стабилизатор указан не был. Сборка. Про перемычки, установленные с монтажной стороны платы.
Этих перемычек четыре, и две из них являются силовыми. Их диаметр должен быть не менее миллиметра! Трансформатор, вернее дроссель, намотан на желтом кольце из порошкового железа.
Такие колечки можно найти в выходных фильтрах компьютерных блоков питания. Размеры примененного сердечника. Внешний диаметр 23,29мм.
Внутренний диаметр 13,59мм.
Толщина 10,33мм.
Скорее всего, толщина намотки изоляции 0,3мм. Дроссель состоит из двух равноценных обмоток.
Обе обмотки наматываются медной проволокой диаметром 1,2 мм. Автор рекомендует применять проволоку диаметром немного больше, 1,5-2,0 мм.
Витков в обмотке десять, оба провода наматываются разом, в одном направлении.
Перед установкой дросселя перемычки заклеиваем капроновым скотчем.
Работоспособность схемы заключается в правильной установке дросселя.
Необходимо правильно припаять выводы обмоток.
Просто установите дроссель, как это показано на фото.
Ток транзистора не ниже 30А.
Автор использовал транзистор IRFZ44N.
Выходной выпрямитель — это сдвоенный диод YG805C в корпусе TO220.
Важно использовать диоды Шоттки, так как они дают минимальную просадку напряжения (0,3В против 0,7) на переходе, это влияет на потери и нагрев. Их также легко найти в пресловутых компьютерных блоках питания.
В блоках они стоят в выходном выпрямителе.
В одном корпусе — два диода, которые в схеме у автора запараллелены для увеличения проходящего тока. Преобразователь стабилизирован, имеется обратная связь.
Выходное напряжение задает резистор R3
Его можно заменить на выносной переменный резистор для удобства работы.
Преобразователь также снабжен защитой от короткого замыкания. В качестве датчика тока применен резистор R10.
Это низкоомный шунт, и чем выше его сопротивление тем меньше ток срабатывания защиты. Установлен SMD вариант, на стороне дорожек.
Если защита от КЗ не нужна, то этот узел просто исключаем.
Еще защита. На входе схемы стоит предохранитель на 10А.
Кстати, в плате контроля аккумулятора уже установлена защита от КЗ.
Конденсаторы, применяемые в схеме крайне желательно брать с низким внутренним сопротивлением.
Стабилизатор, полевой транзистор и диодный выпрямитель крепятся к алюминиевому радиатору в виде согнутой пластины.
Обязательно изолируем подложки транзистора и стабилизатора от радиатора при помощи пластиковых втулок и теплопроводящих изолирующих прокладок. Не забываем и про термопасту. А установленный в схеме диод уже имеет изолированный корпус.
Благодаря ШИМ-управлению, КПД у преобразователя весьма высокий кпд. Например, ток холостого хода, в зависимости от питающего напряжения, находится в пределах 20мА — 40мА.
Приступим к испытаниям. Для начала проверим диапазоны выходных напряжений. Подадим на вход 12 В. Выходное напряжение достигает двадцати пяти. Выше поднимать нельзя, выходные конденсаторы на 25 В.
Минимальное выходное напряжение составляет 4,85 В. Следовательно, можно заряжать все USB гаджеты.
Стабилизация работает отлично! Увеличив входное напряжение до 22,2 В, выходное находится точно в установленных пределах.
Важно усилить припоем широкие силовые дорожки печатной платы. Ибо там протекают большие токи.
Ссылки на комплектующие находятся в описании к оригиналу видео. Ссылка на оригинальное видео — под текстом кнопка «источник». Источник (Source)
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Все своими руками
Привет. Сегодня постараюсь порадовать обзором понижающего модуля на микросхеме LM2596. Уже как то я писал про понижающий преобразователь на XL4015, LM2596 это примерно такой же преобразователь, только рассчитанный на ток до 3А. Приходят они с Китая. Покупаю такие модули всего по 40Р за штуку плюс доставка. В свое время заказал десяток, пусть лежат. Вместе с доставкой за десяток отдал 650 рублей. Купить модуль можно по этой ссылке.
Ну и к самому модулю. Начну с того как выглядит сам модуль. Сама по себе маленькая платка, вход и выход. Настройка выходного напряжения осуществляется переменным многооборотным резистором
Перед включением укажу основные характеристики LM2596
Выходное напряжение 1.23 В – 37 В Выходной ток до 3 А Максимальное входное напряжений до 40 В Частота преобразования 150 кГц Тепловая защита и ограничение по току
Первым делом подключу модуль к блоку питания 24В, про который я рассказывал в статье лабораторный блок питания. Ток потребления на холостом ходу всего 24,6мА, причем большую часть тока потребляет индикатор на светодиоде
Теперь попробую закоротить выход. Потребление тока равно всего 200мА, при том же питании 24В. В этот момент включена защита от Короткого замыкания
В крайнем левом положении переменного резистора минимальное напряжение на выходе равно 1,3В
Максимальное напряжение на выходе 24,6В при питании 25,3В. Внутренее падение на микросхеме примерно 0,6-0,7В
Теперь когда все простые тесты закончились, можно и к нагрузке перейти. В качестве нагрузки выступает резистор МЛТ-2 3Ом опущенный в баночку с дистиллированной водой.
На фото снизу потребление от источника питания 1,81А, при этом на выходе модуля LM2596 потребление 3А.
Под нагрузкой 3А на выходе модуля 9,48В, при питании модуля 22В. Можно и КПД подсчитать 22В*1,81А-9,48В*3А=39,82Вт-28,44Вт=11,38Вт это мощность рассеивания, КПД 71,5%
Теперь подключу под нагрузкой 2А. При этом потребление от источника питания 0,79А.
Под нагрузкой 2А напряжение на выходе 7В, напряжение питания 22,7В. При нагрузке 2А КПД 78%
Следующий тест проведу под нагрузкой 1А. Ток потребления 0,16А. На фото видно ошибся и не сфоткал напряжение питания, модуль питался от 24В.
На выходе модуля 3,5В потребление 1А, КПД 91%. Из этого следует что высочайший КПД зависит от тока потребления
На протяжении всех тестов модуль довольно таки сильно нагревается и идеально будет к нему приклеить на термоклей небольшой радиатор. В таком варианте модуль будет чувствовать себя более адекватно, хотя за все время теста термозащита так и не сработала. Лично мое мнение не нагружать модуль более чем на 2А
Далее был еще один незапланированный тест. Я попробовал зарядить батарею LI-Ion 18650, модуль в легкую справился с задачей. Питание установил 14,8В, на выходе установил напряжение 4,19В и подключил аккумулятор через амперметр. Со старта ток потребления был 0,8А, но через минутку упал до 0,68А
Через 2 часа аккумулятор был уже полностью заряжен, ток потребления амперметр даже не видит)
Вот такой простенький в использовании, надежный и совсем дешевый модуль. Применяться может где угодно, от стабилизатора напряжения в схемах, к примеру от такого модуля питались реле и клапан в самодельной аргонодуговой сварке, до зарядных устройств. Подписывайтесь в или
С ув. Эдуард
