Вероятно много хора си спомнят моята епопея с домашно лабораторно захранване.
Но многократно ме питаха нещо подобно, само по-просто и по-евтино.
В този преглед реших да покажа алтернатива на просто регулируемо захранване.
Заповядайте, надявам се да ви хареса.
Отлагах този преглед дълго време, тогава нямаше време, това настроение, но сега ръцете ми стигнаха до него.
Това захранване има малко по-различни характеристики от.
Основата на захранването ще бъде цифрово управлявана DC-DC преобразувателна платка.
Но всичко си има своето време и сега всъщност няколко стандартни снимки.
Носната кърпичка беше в малка кутия, не много по-голяма от пакет цигари. 
Вътре, в две торбички (на пъпки и антистатични) беше героинята на това ревю, преобразувателната платка. 
Платката има доста прост дизайн, захранваща секция и малка платка с процесор (тази платка е подобна на платка от друг, по-малко мощен конвертор), бутони за управление и индикатор. 
Характеристики на тази дъска
Входно напрежение - 6-32 Волта
Изходно напрежение - 0-30 Волта
Изходен ток - 0-8 ампера
Минималната дискретност на настройка/показване на напрежението е 0,01 волта
Минималната дискретност на инсталацията \ показване на тока - 0,001 ампера
Също така тази платка може да измерва капацитета, който се дава на товара и мощността.
Честотата на преобразуване, посочена в инструкциите, е 150 KHz, според листа с данни на контролера е 300 KHz, измерената е около 270 KHz, което е значително по-близо до параметъра, посочен в листа с данни.
Основната платка съдържа захранващи елементи, PWM контролер, захранващ диод и дросел, филтърни кондензатори (470 μF x 50 волта), PWM логика и контролер на мощността на операционния усилвател, операционни усилватели, токов шунт, както и вход и изход клемни блокове. 
На практика няма нищо отзад, само няколко мощни писти. 
Допълнителната платка е с процесор, логически чипове, стабилизатор 3.3V за захранване на платката, индикатор и бутони за управление.
Процесор -
Логика - 2 бр
Стабилизатор на мощността - 
Има 2 операционни усилвателя, инсталирани на захранващата платка (същите операционни усилватели са в ZXY60xx)
PWM контролер на мощността на самата платка adj 
Микросхемата действа като захранващ PWM контролер. Според листа с данни това е 12 Amp PWM контролер, така че тук не работи на пълен капацитет, което е добра новина. Въпреки това си струва да се има предвид, че е по-добре да не се превишава входното напрежение, то също може да бъде опасно.
В описанието на платката е посочено максималното входно напрежение от 32 волта, ограничението за контролера е 35 волта.
В по-мощните преобразуватели се използва контролер с нисък ток, който управлява мощен транзистор с полеви ефекти, тук всичко това се извършва от един мощен PWM контролер.
Извинявам се за снимките, не успях да постигна добро качество. 
Инструкциите, които намерих в интернет, описват как да влезете в сервизен режим, където можете да промените някои параметри. За да влезете в сервизен режим, трябва да подадете захранване, докато натискате бутона OK, цифрите 0-2 ще се сменят последователно на екрана, за да превключите настройката, трябва да отпуснете бутона, докато се показва съответният номер.
0 - Разрешаване на автоматично подаване на напрежение към изхода, когато се подаде захранване към платката.
1 - Активиране на разширен режим, който показва не само ток и напрежение, но и капацитет, прехвърлен към товара и изходна мощност.
2 - Автоматично изброяване на показваните измервания на екрана или ръчно.
Също така в инструкциите има пример за запомняне на настройките, тъй като платката може да зададе ограничението за настройка на тока и напрежението и има памет за настройка, но не се изкачих в тези джунгли.
Също така не пипах контактите за UART конектора, разположен на платката, защото дори и да има нещо там, пак не намерих програмата за тази платка.
Резюме.
професионалисти.
1. Доста богати функции - настройка и измерване на ток и напрежение, измерване на капацитет и мощност, както и наличие на автоматичен режим на подаване на напрежение към изхода.
2. Диапазонът на изходното напрежение и ток е достатъчен за повечето аматьорски приложения.
3. Изработката не е толкова добра, но без видими недостатъци.
4. Компонентите са инсталирани с марж, ШИМ за 12 ампера при 8 декларирани, кондензатори за 50 волта на входа и изхода, при декларираните 32 волта.
минуси
1. Екранът е много неудобно направен, може да показва само 1 параметър, например -
0,000 - Текущ
00.00 - Напрежение
P00.0 - Мощност
C00.0 - Капацитет.
В случая на последните два параметъра точката е с плаваща запетая.
2. Въз основа на първата точка, доста неудобно управление, valcoder наистина няма да навреди.
Моето мнение.
Доста прилична платка за изграждане на просто регулирано захранване, но е по-добре и по-лесно да използвате готово захранване.
Рецензията ми хареса
+123
+268
Входни напрежения до 61 V, изходни напрежения от 0,6 V, изходни токове до 4 A, възможност за външна синхронизация и регулиране на честотата, както и регулиране на ограничението на тока, регулиране на времето за плавен старт, цялостна защита на натоварването, широк работен температурен диапазон - всички тези характеристики на съвременните източници на захранване са постижими с новата гама DC/DC преобразуватели, произведени от .
В момента гамата от микросхеми на импулсни стабилизатори, произведени от STMicro (Фигура 1), ви позволява да създавате захранващи устройства (PS) с входно напрежение до 61 V и изходен ток до 4 A.
Задачата за преобразуване на напрежението не винаги е лесна. Всяко конкретно устройство има свои собствени изисквания за регулатор на напрежение. Понякога цената (потребителска електроника), размерът (преносима електроника), ефективността (устройства, захранвани с батерии) или дори скоростта на разработване на продукта играят важна роля. Тези изисквания често са в конфликт помежду си. Поради тази причина няма идеален и универсален преобразувател на напрежение.
Понастоящем се използват няколко типа преобразуватели: линейни (стабилизатори на напрежение), импулсни DC / DC преобразуватели, вериги за пренос на заряд и дори захранвания на базата на галванични изолатори.
Най-разпространени обаче остават линейните регулатори на напрежението и превключващите DC/DC преобразуватели. Основната разлика във функционирането на тези схеми може да се види от името. В първия случай превключвателят на захранването работи в линеен режим, във втория - в ключов. Основните предимства, недостатъци и области на приложение на тези схеми са дадени по-долу.
Характеристики на линейния регулатор на напрежението
Принципът на работа на линейния регулатор на напрежението е добре известен. Класическият интегриран стабилизатор μA723 е разработен през 1967 г. от R. Widlar. Въпреки факта, че електрониката е отишла далеч напред оттогава, принципите на работа са останали практически непроменени.
Стандартната схема на линеен регулатор на напрежение се състои от редица основни елементи (Фигура 2): мощен транзистор VT1, източник на референтно напрежение (ION), компенсационна верига за обратна връзка на операционен усилвател (op-amp). Съвременните регулатори могат да съдържат допълнителни функционални блокове: вериги за защита (от прегряване, от свръхток), вериги за управление на мощността и др.
Принципът на работа на такива стабилизатори е доста прост. Веригата за обратна връзка на операционния усилвател сравнява стойността на референтното напрежение с напрежението на изходния делител R1 / R2. На изхода на оп-усилвателя се образува несъответствие, което определя напрежението на порта-източник на силовия транзистор VT1. Транзисторът работи в линеен режим: колкото по-високо е напрежението на изхода на оп-усилвателя, толкова по-ниско е напрежението порта-източник и толкова по-голямо е съпротивлението VT1.
Тази схема ви позволява да компенсирате всички промени във входното напрежение. Наистина, да предположим, че входното напрежение Uin се е увеличило. Това ще доведе до следната верига от промени: Vin се е увеличил → Vout ще се увеличи → напрежението при делителя R1/R2 ще се увеличи → изходното напрежение на операционния усилвател ще се увеличи → напрежението „gate-source“ ще намалее → съпротивлението VT1 ще се увеличи → Uout ще намалее.
В резултат на това, когато входното напрежение се промени, изходното напрежение се променя леко.
Когато изходното напрежение намалява, възникват обратни промени в стойностите на напрежението.
Характеристики на DC / DC преобразувателя
Опростена диаграма на класически DC/DC преобразувател (преобразувател тип I, преобразувател на понижаване, понижаващ преобразувател) се състои от няколко основни елемента (Фигура 3): мощен транзистор VT1, управляваща верига (CS), филтър (Lf-Cf ), обратен диод VD1.
За разлика от веригата на линейния регулатор, транзисторът VT1 работи в ключов режим.
Цикълът на работа на веригата се състои от две фази: фаза на помпата и фаза на изпускане (Фигури 4…5).
Във фазата на помпата транзисторът VT1 е отворен и през него протича ток (Фигура 4). Енергията се съхранява в намотката Lf и кондензатора Cf.
Във фазата на разреждане транзисторът е затворен, през него не протича ток. Бобината Lf действа като източник на ток. VD1 е диод, който е необходим за протичане на обратния ток.
И в двете фази към товара се прилага напрежение, равно на напрежението върху кондензатора Cf.
Горната схема осигурява регулиране на изходното напрежение при промяна на продължителността на импулса:
Uout = Uin × (ti/T)
Ако стойността на индуктивността е малка, токът на разреждане през индуктивността има време да достигне нула. Този режим се нарича режим на прекъсващ ток. Характеризира се с увеличаване на пулсациите на тока и напрежението върху кондензатора, което води до влошаване на качеството на изходното напрежение и увеличаване на шума на веригата. Поради тази причина режимът на прекъсващ ток се използва рядко.
Има един вид преобразувателна схема, в която "неефективният" диод VD1 се заменя с транзистор. Този транзистор се отваря в противофаза с главния транзистор VT1. Такъв преобразувател се нарича синхронен и има по-висока ефективност.
Предимства и недостатъци на схемите за преобразуване на напрежение
Ако една от горните схеми имаше абсолютно превъзходство, тогава втората щеше да бъде безопасно забравена. Това обаче не се случва. Това означава, че и двете схеми имат предимства и недостатъци. Анализът на схемите трябва да се извършва по широк набор от критерии (Таблица 1).
Таблица 1. Предимства и недостатъци на схемите на регулатора на напрежението
| Характеристика | Линеен регулатор | Понижаващ DC/DC преобразувател |
| Типичен обхват на входното напрежение, V | до 30 | до 100 |
| Типичен диапазон на изходния ток | стотици mA | единици А |
| ефективност | къс | Високо |
| Точност на настройка на изходното напрежение | единици % | единици % |
| Стабилност на изходното напрежение | Високо | средно аритметично |
| Генериран шум | къс | Високо |
| Сложността на изпълнението на веригата | ниско | Високо |
| Сложността на топологията на PCB | ниско | Високо |
| Цена | ниско | Високо |
Електрически характеристики. За всеки преобразувател основните характеристики са ефективност, ток на натоварване, диапазон на входно и изходно напрежение.
Стойността на ефективността на линейните регулатори е малка и обратно пропорционална на входното напрежение (Фигура 6). Това се дължи на факта, че цялото "допълнително" напрежение пада върху транзистора, работещ в линеен режим. Мощността на транзистора се отделя като топлина. Ниската ефективност води до факта, че обхватът на входните напрежения и изходните токове на линейния регулатор е сравнително малък: до 30 V и до 1 A.
Ефективността на импулсния регулатор е много по-висока и по-малко зависима от входното напрежение. В същото време не са необичайни входни напрежения над 60 V и токове на натоварване над 1 A.
Ако се използва схема на синхронен преобразувател, в която неефективният свободен диод е заменен с транзистор, тогава ефективността ще бъде още по-висока.
Точност и стабилност на изходното напрежение. Линейните стабилизатори могат да имат изключително висока точност и стабилност на параметрите (части от процента). Зависимостта на изходното напрежение от промяната на входното напрежение и от тока на натоварване не надвишава няколко процента.
Превключващият регулатор, според принципа на работа, първоначално има същите източници на грешки като линейния регулатор. В допълнение, големината на протичащия ток може значително да повлияе на отклонението на изходното напрежение.
Шумови характеристики. Линейният регулатор има умерена шумова характеристика. Има нискошумни прецизни регулатори, използвани в технологията за измерване с висока точност.
Самият превключващ регулатор е мощен източник на смущения, тъй като силовият транзистор работи в ключов режим. Генерираните смущения се разделят на проводящи (предавани по електропроводи) и индуктивни (пренасяни през непроводими среди).
Проведените смущения се елиминират с нискочестотни филтри. Колкото по-висока е работната честота на преобразувателя, толкова по-лесно е да се отървете от смущенията. В измервателните вериги често се използва превключващ регулатор заедно с линеен стабилизатор. В този случай нивото на смущения е значително намалено.
Да се отървете от вредните ефекти на индуктивните смущения е много по-трудно. Тази интерференция възниква в индуктора и се предава през въздух и непроводими среди. За да ги елиминират, се използват екранирани индуктивности, намотки върху тороидална сърцевина. При оформянето на дъската се използва запълване на полигони с твърда земя и / или дори отделен слой земя се изолира в многослойни дъски. Освен това самият импулсен преобразувател е максимално отстранен от измервателните вериги.
Експлоатационни характеристики. От гледна точка на простотата на изпълнение на веригата и оформлението на печатни платки, линейните регулатори са изключително прости. В допълнение към самия интегриран регулатор са необходими само няколко кондензатора.
Превключващият преобразувател ще изисква поне външен LC филтър. В някои случаи са необходими външен захранващ транзистор и външен обратноходов диод. Това води до необходимостта от изчисления и моделиране, а топологията на печатната платка става много по-сложна. Допълнително усложнение на платката възниква поради изискването за EMC.
Цена. Очевидно, поради големия брой външни компоненти, импулсният преобразувател ще има голяма цена.
Като заключение е възможно да се определят предпочитаните области на приложение и за двата типа конвертори:
- линейните регулатори могат да се прилагат във вериги с ниска мощност и ниско напрежение с висока точност, стабилност и изисквания за нисък шум. Пример за това са вериги за измерване и прецизност. В допълнение, малкият размер и ниската цена на крайното решение могат да бъдат идеални за преносима електроника и бюджетни устройства.
- Превключващите регулатори са идеални за високомощни вериги с ниско и високо напрежение в автомобилната, индустриалната и битовата електроника. Високата ефективност често прави използването на DC/DC неоспоримо за преносими устройства и устройства, захранвани с батерии.
Понякога става необходимо да се използват линейни регулатори при високи входни напрежения. В такива случаи можете да използвате стабилизатори, произведени от STMicroelectronics, които имат работно напрежение над 18 V. (Таблица 2).
Таблица 2. Линейни регулатори с високо входно напрежение STMicroelectronics
| Име | Описание | Uin max, V | Uout nom, V | Iout nom, A | собствен падане, в |
| 35 | 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15 | 0.5 | 2 | ||
| 500mA прецизен регулатор | 40 | 24 | 0.5 | 2 | |
| 2 А регулатор | 35 | 0.225 | 2 | 2 | |
| , | Регулируем регулатор | 40 | – | 0.1; 0.5; 1.5 | 2 |
| 3 А регулатор | 20 | – | 3 | 2 | |
| 150mA прецизен регулатор | 40 | – | 0.15 | 3 | |
| KFxx | 20 | 2.5: 8 | 0.5 | 0.4 | |
| Ултра нисък регулатор на самонапускане | 20 | 2.7: 12 | 0.25 | 0.4 | |
| 5A регулатор с ниско самоотпадане и регулируемо изходно напрежение | 30 | – | 1.5; 3; 5 | 1.3 | |
| lexx | Ултра нисък регулатор на самонапускане | 20 | 3; 3.3; 4.5; 5; 8 | 0.1 | 0.2 |
| Ултра нисък регулатор на самонапускане | 20 | 3.3; 5 | 0.1 | 0.2 | |
| Ултра нисък регулатор на самонапускане | 40 | 3.3; 5 | 0.1 | 0.25 | |
| 85 mA регулатор с ниско самонамаляване | 24 | 2.5: 3.3 | 0.085 | 0.5 | |
| Прецизен регулатор на отрицателно напрежение | -35 | -5; -8; -12; -15 | 1.5 | 1.1; 1.4 | |
| Регулатор на отрицателно напрежение | -35 | -5; -8; -12; -15 | 0.1 | 1.7 | |
| Регулируем регулатор на отрицателно напрежение | -40 | – | 1.5 | 2 |
Ако се вземе решение за изграждане на импулсен IP, тогава трябва да се избере подходящ преобразувателен чип. Изборът се прави, като се вземат предвид редица основни параметри.
Основни характеристики на понижаващите импулсни DC/DC преобразуватели
Изброяваме основните параметри на импулсните преобразуватели.
Диапазон на входното напрежение (V). За съжаление винаги има ограничение не само за максималното, но и за минималното входно напрежение. Стойността на тези параметри винаги се избира с известна разлика.
Диапазон на изходното напрежение (V). Поради ограничението на минималната и максималната продължителност на импулса, обхватът на стойностите на изходното напрежение е ограничен.
Максимален изходен ток (A). Този параметър е ограничен от редица фактори: максимално допустимото разсейване на мощността, крайната стойност на съпротивлението на превключвателите на захранването и др.
Работна честота на преобразувателя (kHz). Колкото по-висока е честотата на преобразуване, толкова по-лесно е да се филтрира изходното напрежение. Това ви позволява да се справите със смущенията и да намалите стойностите на елементите на външния LC филтър, което води до увеличаване на изходните токове и до намаляване на размера. Въпреки това, увеличаването на честотата на преобразуване увеличава загубите при превключване на превключвателите на мощността и увеличава индуктивния компонент на смущението, което е очевидно нежелателно.
Коефициентът на полезно действие (%) е интегрален показател за ефективност и се дава под формата на графики за различни напрежения и токове.
Други параметри (съпротивление на канала на интегрирани превключватели за захранване (mΩ), ток на собствена консумация (μA), термично съпротивление на корпуса и т.н.) са по-малко важни, но те също трябва да бъдат взети под внимание.
Новите преобразуватели, произведени от STMicroelectronics, имат високо входно напрежение и ефективност, а параметрите им могат да бъдат изчислени с помощта на безплатната програма eDesignSuite.
Превключване на DC/DC линия от ST Microelectronics
Портфолиото на DC/DC STMicroelectronics непрекъснато се разширява. Новите преобразувателни чипове имат разширен диапазон на входно напрежение до 61 V ( / ), високи изходни токове, изходни напрежения от 0,6 V ( / / ) (таблица 3).
Таблица 3. Нова DC/DC STMicroelectronics
| Характеристики | Име | |||||||
| L7987; L7987L | ||||||||
| Кадър | VFQFPN-10L | HSOP-8; VFQFPN-8L; SO8 | HSOP-8; VFQFPN-8L; SO8 | HTSSOP16 | VFQFPN-10L; HSOP 8 | VFQFPN-10L; HSOP 8 | HSOP 8 | HTSSOP 16 |
| Входно напрежение Uin, V | 4.0…18 | 4.0…18 | 4.0…18 | 4…38 | 4.5…38 | 4.5…38 | 4.5…38 | 4.5…61 |
| Изходен ток, A | 4 | 3 | 4 | 2 | 2 | 3 | 3 | 2 (L7987L); 3 (L7987) |
| Диапазон на изходното напрежение, V | 0,8…0,88×Uin | 0,8…Uin | 0,8…Uin | 0,85…Uin | 0,6…Uin | 0,6…Uin | 0,6…Uin | 0,8…Uin |
| Работна честота, kHz | 500 | 850 | 850 | 250…2000 | 250…1000 | 250…1000 | 250…1000 | 250…1500 |
| Външна честотна синхронизация (макс.), kHz | Не | Не | Не | 2000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1500 |
| Функции | Плавен старт; защита от претоварване по ток; защита от прегряване | |||||||
| Допълнителни функции | РАЗРЕШАВАНЕ; П ДОБРЕ | АКТИВИРАНЕ | LNM; LCM; ИНХИБИРАНЕ; защита от пренапрежение | АКТИВИРАНЕ | PGOOD; защита срещу спадове на напрежението; регулиране на тока на прекъсване | |||
| Работен температурен диапазон на чипа, °C | -40…150 | |||||||
Всички нови превключващи преобразувателни чипове имат функциите на плавен старт, защита от свръхток и защита от прегряване.
Едно от най-търсените устройства в работилницата на начинаещ радиолюбител е регулируемо захранване. Вече говорих за това как самостоятелно да сглобя регулируемо захранване на чипа MC34063. Но има и ограничения и недостатъци. Първо, това е сила. Второ, липсата на индикация за изходно напрежение.
Тук ще говоря за това как да сглобя регулируемо захранване 1,2 - 32 волта и максимален изходен ток до 4 ампера с минимално време и усилия.
За да направим това, имаме нужда от два много важни елемента:
Трансформатор, с изходно напрежение до ~25...26 волта. Как да го взема и къде да го намеря, ще кажа по-нататък;
Готов модул за регулируем DC-DC преобразувател с вграден IC базиран волтметър XL4015.
Най-често срещаните и най-евтините модули, базирани на чипове XL4015и LM2956. Най-евтиният вариант е модул без цифров волтметър. За себе си купих няколко варианта на такива DC-DC преобразуватели, но най-вече ми хареса модулът, базиран на чипа XL4015 с вграден волтметър. За него и ще бъде обсъдено.
Ето как изглежда. Купих го от Aliexpress, ето линк. Можете да изберете правилния за цената и модификацията чрез търсенето.
Обратната страна на дъската и страничен изглед.
Основните характеристики на модула:
Да не забравяме, че производителите обичат да надценяват характеристиките на своите продукти. Съдейки по прегледите, най-оптималното използване на този DC-DC модул е да работи с входно напрежение до 30 волта и консумация на ток до 2 ампера.
DC-DC модулно управление.
На печатната платка на DC-DC модула има два бутона за управление и регулатор на изходното напрежение - конвенционален многооборотен променлив резистор.
Бутон за кратко натискане 1 забранява/разрешава индикацията на волтметъра. Нещо като димер. Удобен при захранване с батерия.
Натиснете кратко бутона 2 можете да превключите режима на работа на волтметъра, а именно показване на входното или изходното напрежение на индикатора. Когато се използва заедно с батерия, можете да контролирате напрежението на батерията и да предотвратите дълбоко разреждане.
Калибриране на показанията на волтметър.
Първо, използвайте бутон 2, за да изберете кое напрежение да се показва на дисплея на волтметъра (вход или изход). След това с мултицет измерваме постоянното напрежение (вход или изход) на клемите. Ако се различава от напрежението, показано от волтметъра, тогава започваме калибрирането.
Натискаме 3-4 секунди на 2-ри бутон. Дисплеят трябва да се изключи. Пускаме бутона. В този случай индикациите на дисплея ще се появят и ще започнат да мигат.
Освен това, чрез кратко натискане на бутони 1 и 2, намаляваме или увеличаваме стойността на изведеното напрежение на стъпки от 0,1V. Ако трябва да увеличите показанията, например от 12,0 V до 12,5 V, след това натиснете 5 пъти бутон 2. Ако трябва да намалите от 12 V до 11,5 V, тогава съответно натиснете бутон 1 5 пъти.
След като калибрирането приключи, натиснете за 5 секунди бутон 2. В този случай показанията на дисплея на волтметъра ще спрат да мигат - калибрирането е завършено. Можете също така да не правите нищо и след 10 секунди волтметърът сам ще излезе от режима на калибриране.
За да сглобим захранването, в допълнение към самия DC / DC модул, се нуждаем от трансформатор, както и малка верига - диоден мост и филтър.
Ето диаграмата, която трябва да съберем.
(Картината може да се щракне. С щракване ще се отвори в нов прозорец)
Ще говоря за трансформатора T1 малко по-късно, но сега нека се занимаваме с диодния мост VD1-VD4 и филтъра C1. Ще нарека тази част от веригата токоизправител. Долу на снимката - необходимите части за сглобяването му.
Начертах оформлението на бъдещите печатни писти върху дъската с маркер за печатни платки. Преди това направих скица на местоположението на елементите на дъската, разпръснах свързващите проводници. След това, според шаблона, той маркира местата за пробиване върху детайла. Пробит преди ецване в железен хлорид, защото ако пробиете след ецване, могат да останат прорези около дупките и лесно да повредите канта близо до дупките.
След това изсушава детайла след ецване, измива защитния слой лак от маркера с бял спирт. След това той отново изми и изсуши детайла, почисти медните релси с фина шкурка и калайдиса всички релси с припой. Ето какво стана.
Малко за грешните изчисления. Тъй като той направи всичко бързо и на коляно, тогава, разбира се, не беше без "косяци". Първо направих дъската двустранна, но не беше необходимо. Факт е, че дупките не са метализирани и след това запояването на същия конектор в такава двустранна печатна платка не е лесна задача. От една страна можете да запоявате контактите без проблеми, но от другата страна на платката не можете. Така че се уморих.
Завършен токоизправител.
Вместо превключвател на захранването, SA1 временно запои джъмпер. Монтирах входни и изходни конектори, както и конектор за свързване на трансформатор. Инсталирах конекторите въз основа на модулност и лекота на използване, така че оттук нататък да е възможно бързо и без запояване свързване на токоизправителния блок с различни DC-DC модули.
Като предпазител FU1 се използва готов с държач. Много удобно. И живите контакти са покрити, и смяната на бушона без запояване не е проблем. На теория е подходящ предпазител във всякакъв дизайн и тип корпус.
Като диоден мост (VD1 - VD4) използвах модула RS407 за максимален ток напред от 4 ампера. Аналози на диодния мост RS407 са KBL10, KBL410. Диодният мост може да бъде сглобен и от отделни токоизправителни диоди.
Тук трябва да се разбере, че самият регулиран DC-DC модул е проектиран за максимален ток от 5 ампера, но може да издържи такъв ток само ако е инсталиран радиатор на чипа XL4015, да, и за диода SS54, който е на платката, токът е 5А - максимум!
Освен това нека не забравяме, че производителите са склонни да надценяват възможностите на своите продукти и техния експлоатационен живот при подобни натоварвания. Затова за себе си реших, че такъв модул може да бъде натоварен с ток до 1 - 2 ампера. Говорим за постоянно, продължително натоварване, а не за периодично (импулсно).
При този сценарий диодният мост може да бъде избран за постоянен ток от 3-4 ампера. Това трябва да е повече от достатъчно. Позволете ми да ви напомня, че ако сглобите диоден мост от отделни диоди, тогава всеки от диодите, които съставляват моста, трябва да издържа на максималната консумация на ток. В нашия случай това е 3-4 ампера. Диодите 1N5401 - 1N5408 (3A), KD257A (3A) и др. са доста подходящи.
Също така за монтаж ще ви е необходим електролитен кондензатор C1 с капацитет 470 - 2200 микрофарада. По-добре е да изберете кондензатор за работно напрежение от 63V, тъй като максималното входно напрежение на DC-DC преобразувателя може да бъде до 36V или дори 38 ... 40V. Следователно е по-разумно да поставите кондензатор на 63V. Запазен и надежден.
Тук отново си струва да разберете, че всичко зависи от това какво напрежение ще имате на входа на DC-DC модула. Ако, например, планирате да използвате модула за захранване на 12-волтова LED лента и DC-DC входът на модула ще има само 16 волта, тогава електролитният кондензатор може да бъде захранен с работно напрежение от 25 волта или Повече ▼.
Настроих го на максимум, тъй като планирах да използвам този модул и сглобения токоизправител с различни трансформатори, които имат различни изходни напрежения. Затова, за да не запоявам отново кондензатора всеки път, го настроих на 63V.
Като трансформатор T1 е подходящ всеки мрежов трансформатор с две намотки. Първичната намотка (Ⅰ) е електрическа мрежа и трябва да бъде проектирана за променливо напрежение от 220 V, вторичната намотка (Ⅱ) трябва да произвежда напрежение не повече от 25 ~ 26 волта.
Ако вземете трансформатор, чийто изход ще бъде повече от 26 волта променливо напрежение, тогава след токоизправителя напрежението вече може да бъде повече от 36 волта. И както знаем, DC-DC преобразувателният модул е предназначен за входно напрежение до 36 волта. Струва си да се има предвид и моментът, че в домакинска електрическа мрежа от 220 V понякога има леко пренапрежение. Поради това, макар и за кратко време, на изхода на токоизправителя може да се образува доста значителен "скок" на напрежението, което ще надвиши допустимото напрежение от 38 ... 40 волта за нашия модул.
Приблизително изчисляване на изходното напрежение U outслед диодния токоизправител и филтъра на кондензатора:
U out \u003d (U T1 - (V F * 2)) * 1,41.
AC напрежение на вторичната намотка на трансформатора T1 (Ⅱ) - U T1;
Спад на волтажа ( Право падане на напрежението ) на токоизправителни диоди - V F. Тъй като в диоден мост токът протича през два диода във всеки полупериод, тогава V Fумножете по 2. За диодния модул същото важи.
И така, за RS407 в листа с данни намерих този ред: Максимален спад на напрежението напредна мостов елемент при 3.0A пик- 1 волт. Това означава, че ако постоянен ток от 3 ампера протича през някой от мостовите диоди, тогава 1 волт напрежение ще бъде загубен върху него ( на мостов елемент - за всеки елемент на моста). Тоест вземаме стойността V F= 1V и, както в случая с отделните диоди, умножаваме стойността V Fс две, тъй като във всеки полупериод токът протича през два елемента на диодния възел.
Като цяло, за да не си набивате мозъка, е полезно да знаете това V Fза токоизправителни диоди обикновено е около 0,5 волта. Но това е с малък преден ток. С увеличаването му спадът на напрежението също се увеличава. V Fна p-n прехода на диода. Както виждаме, стойността V Fпри постоянен ток 3А за монтажните диоди RS407 вече е 1V.
Тъй като пиковата стойност на коригираното (пулсиращо) напрежение се разпределя върху електролитния кондензатор C1, крайното напрежение, което получаваме след диодния мост ( U T1 - (V F*2)) трябва да се умножи по корен квадратен от 2, а именно √2 ~ 1.41 .
Така с тази проста формула можем да определим изходното напрежение на изхода на филтъра. Сега остава само да се намери подходящ трансформатор.
Като трансформатор използвах силов брониран трансформатор TP114-163M.
За съжаление не намерих точни данни за него. Изходното напрежение на вторичната намотка без товар е ~ 19.4V. Приблизителната мощност на този трансформатор е ~ 7 W. Преброено от .
Освен това реших да сравня получените данни с параметрите на трансформаторите от серията TP114(TP114-1, TP114-2,...,TP114-12). Максималната изходна мощност на тези трансформатори е 13,2 W. Най-подходящият за трансформатора TP114-163M по отношение на параметрите беше TP114-12. Напрежението на вторичната намотка в режим на празен ход е 19,4V, а под товар - 16V. Номинален ток на натоварване - 0.82A.
Също така на мое разположение беше друг трансформатор, също от серията TP114. Ето един.
Съдейки по изходното напрежение (~ 22.3V) и лаконичната маркировка 9M, това е модификация на трансформатора TP114-9. Параметрите на TP114-9 са както следва: номинално напрежение - 18V; номинален ток на натоварване - 0.73A.
Въз основа на първия трансформатор ( TP114-163M) Ще мога да направя регулируемо захранване 1,2 ... 24 волта, но това е без товар. Ясно е, че при свързване на товара (консуматора на ток) напрежението на изхода на трансформатора ще падне и полученото напрежение на изхода на DC-DC преобразувателя също ще намалее с няколко волта. Следователно тази точка трябва да се вземе предвид и да се има предвид.
Въз основа на втория трансформатор ( TP114-9) вече ще получите регулируемо захранване за 1,2 ... 28 волта. Освен това е разтоварен.
относно изходния ток.Производителят посочва, че максималният изходен ток на DC-DC преобразувателя е 5A. Съдейки по рецензиите, максимум 2А. Но, както виждате, успях да намеря трансформатори с доста ниска мощност. Следователно е малко вероятно да успея да изцедя дори 2 ампера, въпреки че всичко зависи от изходното напрежение на DC-DC модула. Колкото по-малък е, толкова по-голям ток може да се получи.
За всеки "пикап" с ниска мощност това захранване е подходящо с гръм и трясък. Ето и захранването на "топката за смях" с напрежение 9V и ток около 100 mA.
А това вече захранва 12-волтова LED лента с дължина около 1 метър.
Има и лека, Lite версия на този DC-DC преобразувател, който също е сглобен на чипа XL4015E1.
Единствената разлика е липсата на вграден волтметър.
Параметрите са сходни: входно напрежение 4...38V, максимален ток 5A (препоръчва се не повече от 4,5A). Реалистично е да се използва при входно напрежение до 30V, 30V с малък. Токът на натоварване е не повече от 2 ... 2.5A. Ако го натоварите по-силно, той загрява осезаемо и естествено животът и надеждността намаляват.
DC/DC преобразувателите се използват широко за захранване на различно електронно оборудване. Използват се в устройства за компютърна техника, комуникационни устройства, различни схеми за управление и автоматизация и др.
Трансформаторни захранвания
В традиционните трансформаторни захранвания мрежовото напрежение се преобразува с помощта на трансформатор, най-често понижен, до желаната стойност. Намалено напрежение и изгладено от кондензаторен филтър. При необходимост след токоизправителя се поставя полупроводников стабилизатор.
Трансформаторните захранвания обикновено са оборудвани с линейни стабилизатори. Такива стабилизатори имат поне две предимства: това е ниска цена и малък брой части в колана. Но тези предимства се изяждат от ниска ефективност, тъй като значителна част от входното напрежение се използва за нагряване на управляващия транзистор, което е напълно неприемливо за захранване на преносими електронни устройства.
DC/DC преобразуватели
Ако оборудването се захранва от галванични клетки или батерии, тогава преобразуването на напрежението до желаното ниво е възможно само с помощта на DC / DC преобразуватели.
Идеята е съвсем проста: постоянното напрежение се преобразува в променливотоково, обикновено с честота от няколко десетки или дори стотици килохерца, издига се (пада) и след това се коригира и се подава към товара. Такива преобразуватели често се наричат импулсни преобразуватели.
Пример е усилващ преобразувател от 1,5 V на 5 V, само изходното напрежение на компютърен USB. Подобен преобразувател с ниска мощност се продава на Aliexpress.
Ориз. 1. Конвертор 1.5V / 5V
Импулсните преобразуватели са добри, защото имат висока ефективност, в рамките на 60..90%. Друго предимство на импулсните преобразуватели е широк диапазон от входни напрежения: входното напрежение може да бъде по-ниско от изходното или много по-високо. Като цяло DC / DC преобразувателите могат да бъдат разделени на няколко групи.
Класификация на конвертора
Понижаване, в английската терминология step-down или buck
Изходното напрежение на тези преобразуватели, като правило, е по-ниско от входното напрежение: без големи загуби за нагряване на управляващия транзистор, можете да получите напрежение от само няколко волта при входно напрежение от 12 ... 50V. Изходният ток на такива преобразуватели зависи от нуждите на товара, което от своя страна определя схемата на преобразувателя.
Друго английско наименование на chopper buck converter. Един от преводите на тази дума е прекъсвач. В техническата литература преобразувателят на долара понякога се нарича "чопър". Засега просто запомнете този термин.
Увеличаване, в английската терминология step-up или boost
Изходното напрежение на тези преобразуватели е по-високо от входното напрежение. Например при входно напрежение 5V може да се получи напрежение до 30V на изхода, като е възможно плавното му регулиране и стабилизиране. Доста често повишаващите преобразуватели се наричат бустери.
Универсални конвертори - SEPIC
Изходното напрежение на тези преобразуватели се поддържа на дадено ниво, когато входното напрежение е по-високо или по-ниско от входното напрежение. Препоръчва се в случаите, когато входното напрежение може да варира значително. Например, в кола напрежението на батерията може да варира между 9 ... 14V и е необходимо стабилно напрежение от 12V.
Инвертиращи конвертори - инвертиращ конвертор
Основната функция на тези преобразуватели е да получат напрежение с обратна полярност на изхода спрямо източника на захранване. Много удобно в случаите, когато е необходимо двуполюсно захранване, например.
Всички споменати преобразуватели могат да бъдат стабилизирани или нестабилизирани, изходното напрежение може да бъде галванично свързано с входното напрежение или да имат галванична изолация по напрежение. Всичко зависи от конкретното устройство, в което ще се използва преобразувателят.
За да преминете към по-нататъшна история за DC / DC преобразуватели, трябва поне да разберете теорията в общи линии.
Chopper buck converter - преобразувател тип бък
Функционалната му схема е показана на фигурата по-долу. Стрелките на проводниците показват посоката на токовете.
Фиг.2. Функционална схема на стабилизатора на хеликоптера
Входното напрежение Uin се подава към входния филтър - кондензатор Cin. Транзисторът VT се използва като ключов елемент, той извършва превключване на високочестотен ток. Може да бъде и двете. В допълнение към тези детайли, веригата съдържа разряден диод VD и изходен филтър - LCout, от който напрежението се подава към товара Rn.
Лесно се вижда, че товарът е свързан последователно с елементите VT и L. Следователно веригата е последователна. Как се случва спадът на напрежението?
Широчинно-импулсна модулация - PWM
Контролната верига генерира правоъгълни импулси с постоянна честота или постоянен период, което по същество е едно и също. Тези импулси са показани на фигура 3.
Фиг.3. Контролни импулси
Тук t е времето на импулса, транзисторът е отворен, tp е времето на пауза, транзисторът е затворен. Съотношението ti/T се нарича коефициент на запълване на цикъла, обозначава се с буквата D и се изразява в %% или просто в числа. Например при D равно на 50% излиза, че D=0,5.
Така D може да варира от 0 до 1. При стойност D=1 ключовият транзистор е в състояние на пълна проводимост, а при D=0 в състояние на прекъсване, просто казано, той е затворен. Лесно се досеща, че при D=50% изходното напрежение ще бъде равно на половината от входното.
Съвсем очевидно е, че регулирането на изходното напрежение става чрез промяна на ширината на управляващия импулс t и всъщност чрез промяна на коефициента D. Този принцип на регулиране се нарича (PWM). В почти всички импулсни захранвания изходното напрежение се стабилизира с помощта на ШИМ.
В схемите, показани на фигури 2 и 6, ШИМ е "скрит" в кутии с надпис "Контролна верига", който изпълнява някои допълнителни функции. Например, това може да бъде плавен старт на изходното напрежение, дистанционно активиране или защита на преобразувателя срещу късо съединение.
Като цяло преобразувателите са толкова широко използвани, че производителите на електронни компоненти стартираха производството на PWM контролери за всички случаи. Диапазонът е толкова голям, че ще отнеме цяла книга само за да ги изброим. Следователно на никого не му хрумва да сглобява преобразуватели на отделни елементи или както често се казва в „свободни“ термини.
Освен това, готови малки преобразуватели на мощност могат да бъдат закупени на Aliexpress или Ebay на малка цена. В същото време, за инсталиране в аматьорски дизайн, достатъчно е да запоите проводниците към входа и изхода към платката и да зададете необходимото изходно напрежение.
Но да се върнем към нашата фигура 3. В този случай коефициентът D определя колко дълго ще бъде отворен (фаза 1) или затворен (фаза 2). За тези две фази веригата може да бъде представена с две фигури. Фигурите НЕ ПОКАЗВАТ онези елементи, които не се използват в тази фаза.
Фиг.4. Фаза 1
Когато транзисторът е отворен, токът от източника на захранване (галванична клетка, батерия, токоизправител) преминава през индуктивния дросел L, товара Rn и зареждащия кондензатор Cout. В този случай токът протича през товара, кондензаторът Cout и индукторът L натрупват енергия. Токът iL ПОСТЕПЕННО СЕ УВЕЛИЧАВА поради влиянието на индуктивността на индуктора. Тази фаза се нарича изпомпване.
След като напрежението върху товара достигне определената стойност (определена от настройката на управляващото устройство), транзисторът VT се затваря и устройството преминава към втората фаза - фазата на разреждане. Затвореният транзистор изобщо не е показан на фигурата, сякаш не съществува. Но това означава само, че транзисторът е затворен.
Фиг.5. Фаза 2
Когато транзисторът VT е затворен, няма попълване на енергия в индуктора, тъй като захранването е изключено. Индуктивността L се стреми да предотврати промяна в големината и посоката на тока (самоиндукция), протичащ през намотката на индуктора.
Следователно токът не може да спре моментално и се затваря през веригата "диодно натоварване". Поради това VD диодът се нарича разряден диод. Като правило това е високоскоростен диод на Шотки. След контролния период, фаза 2, веригата преминава към фаза 1, процесът се повтаря отново. Максималното напрежение на изхода на разглежданата верига може да бъде равно на входа и не повече. Усилвателните преобразуватели се използват за получаване на изходно напрежение, по-голямо от входното напрежение.
Засега е необходимо само да си припомним действителната стойност на индуктивността, която определя двата режима на работа на чопъра. При недостатъчна индуктивност преобразувателят ще работи в режим на прекъснати токове, което е напълно неприемливо за захранващи устройства.
Ако индуктивността е достатъчно голяма, тогава работата се извършва в режим на непрекъснати токове, което позволява използването на изходни филтри за получаване на постоянно напрежение с приемливо ниво на пулсации. Усилвателните преобразуватели също работят в режим на непрекъснат ток, който ще бъде разгледан по-долу.
За известно повишаване на ефективността разрядният диод VD се заменя с MOSFET транзистор, който се отваря в точното време от управляващата верига. Такива преобразуватели се наричат синхронни. Използването им е оправдано, ако мощността на преобразувателя е достатъчно голяма.
Повишаващи или повишаващи преобразуватели
Повишаващите преобразуватели се използват главно за захранване с ниско напрежение, например от две или три батерии, а някои компоненти на дизайна изискват напрежение от 12 ... 15V с ниска консумация на ток. Доста често усилвателният преобразувател се нарича кратко и ясно думата "бустер".
Фиг.6. Функционална схема на усилвателен преобразувател
Входното напрежение Uin се подава към входния филтър Cin и към последователно свързаните L и превключващия транзистор VT. VD диод е свързан към точката на свързване на бобината и изтичането на транзистора. Товарът Rl и шунтиращият кондензатор Cout са свързани към другия извод на диода.
Транзисторът VT се управлява от управляваща верига, която генерира стабилен честотен контролен сигнал с регулируем работен цикъл D, точно както е описано малко по-горе при описание на веригата на хеликоптера (фиг. 3). Диодът VD в точното време блокира товара от ключовия транзистор.
Когато ключовият транзистор е отворен, изходът на бобината L, вдясно според схемата, е свързан към отрицателния полюс на източника на захранване Uin. Увеличаването на тока (засяга влиянието на индуктивността) от източника на захранване протича през намотката и отворения транзистор, енергията се натрупва в намотката.
По това време диодът VD блокира товара и изходния кондензатор от превключващата верига, като по този начин предотвратява разреждането на изходния кондензатор през отворения транзистор. Товарът в този момент се захранва от енергията, съхранявана в кондензатора Cout. Естествено, напрежението на изходния кондензатор пада.
Веднага щом изходното напрежение стане малко по-ниско от определеното (определено от настройките на управляващата верига), ключовият транзистор VT се затваря и енергията, съхранена в индуктора, презарежда кондензатора Cout през диода VD, който захранва товара . В този случай ЕМП на самоиндукция на намотката L се добавя към входното напрежение и се прехвърля към товара, следователно изходното напрежение е по-голямо от входното напрежение.
Когато изходното напрежение достигне зададеното ниво на стабилизиране, управляващата верига отваря транзистора VT и процесът се повтаря от фазата на натрупване на енергия.
Универсални преобразуватели - SEPIC (single-ended primary-inductor converter или преобразувател с асиметрично натоварен първичен индуктор).
Такива преобразуватели се използват главно, когато товарът има малка мощност и входното напрежение се променя спрямо изходното напрежение нагоре или надолу.
Фиг.7. Функционална схема на преобразувателя SEPIC
Тя е много подобна на веригата на усилващия преобразувател, показана на фигура 6, но има допълнителни елементи: кондензатор C1 и намотка L2. Именно тези елементи осигуряват работата на преобразувателя в режим на намаляване на напрежението.
Преобразувателите SEPIC се използват в случаите, когато входното напрежение варира в широк диапазон. Пример е 4V-35V до 1.23V-32V Boost Buck Voltage Step Up/Down Converter Regulator. Под това име в китайските магазини се продава преобразувател, чиято схема е показана на фигура 8 (щракнете върху снимката, за да я увеличите).
Фиг.8. Принципна схема на преобразувателя SEPIC
Фигура 9 показва външния вид на дъската с обозначението на основните елементи.
Фиг.9. Външен вид на конвертора SEPIC
Фигурата показва основните части съгласно фигура 7. Обърнете внимание на наличието на две бобини L1 L2. По този знак можете да определите, че това е SEPIC конвертор.
Входното напрежение на платката може да бъде в рамките на 4 ... 35V. В този случай изходното напрежение може да се регулира в рамките на 1,23 ... 32V. Работната честота на преобразувателя е 500 kHz.С малки размери от 50 х 25 х 12 мм, платката осигурява мощност до 25 вата. Максимален изходен ток до 3А.
Но тук трябва да се направи една забележка. Ако изходното напрежение е зададено на 10 V, тогава изходният ток не може да бъде по-висок от 2,5 A (25 W). При изходно напрежение от 5V и максимален ток от 3A, мощността ще бъде само 15W. Основното тук е да не прекалявате: или не надвишавайте максимално допустимата мощност, или не надхвърляйте допустимия ток.
Тони Армстронг Превод: Павел Башмаков [имейл защитен]уебсайт Владимир Рентюк
Въведение
Техническата политика на производителите на телекомуникационно оборудване, като отговор на изискванията на пазара, е насочена към постоянно увеличаване на пропускателната способност и ефективност на техните системи, както и подобряване на тяхната функционалност и общи технически характеристики. В същото време остават актуални въпросите за намаляване на общото енергийно потребление на произведените системи. Например, типично предизвикателство е да се намали общата консумация на енергия чрез пренасочване на работния поток и преместване на натоварването към недостатъчно използвани сървъри, което позволява някои от освободените в момента сървъри да бъдат изключени. За да се изпълнят тези изисквания, е необходимо да се знае консумацията на енергия на оборудването на крайния потребител. По този начин една правилно проектирана DPSM (цифрова система за управление на захранването) система може да предостави на потребителя данни за консумацията на енергия, което помага да се реализират интелигентни или, както се казва, "умни" решения за управление на общата консумация на енергия.
Основното предимство и полза от използването на DPSM технология е намаляване на разходите за разработка и намаляване на времето за пускане на крайния продукт на пазара. Сложни системи с множество шини могат да бъдат ефективно създадени с помощта на цялостна среда за разработка с интуитивен графичен потребителски интерфейс (GUI - графичен потребителски интерфейс). В допълнение, такива системи опростяват тестването и отстраняването на грешки в устройството, което прави възможно извършването на промени директно през графичния интерфейс, вместо запояване на джъмпери. Друго предимство е предвиждането на аварии в електроенергийната система и въвеждането на превантивни мерки, което е възможно благодарение на наличието на телеметрични данни в реално време. Може би от особено значение тук е, че цифрово управляваните DC/DC преобразуватели позволяват на дизайнерите да проектират „зелени“ енергийни системи, които осигуряват необходимата производителност с минимална консумация на енергия в точките на натоварване. Освен това ползите вече съществуват на ниво инсталация на такива системи, намалявайки разходите за инфраструктура и общите разходи за използване на системата през целия живот на продукта.
Повечето телекомуникационни системи се захранват от 48V шина, която след това обикновено се намалява до междинно напрежение на шината, обикновено в диапазона от 12V до 3,3V, което директно захранва платките в стелажите на системата. Повечето спомагателни вериги или микросхеми на платките обаче трябва да работят при напрежения в диапазона от по-малко от 1 до 3,3 V при токове от десетки милиампера до стотици ампера. В резултат на това DC/DC преобразувателите, използвани в технологията Point-of-Load (POL), трябва да намалят напрежението на междинната шина до напрежението, изисквано от тези спомагателни вериги или микрочипове. Тези шини имат много строги изисквания за последователност, точност на напрежението, граници и контрол (обикновено с помощта на функция за надзор).
В телекомуникационните системи има до петдесет различни POL шини и системните дизайнери се нуждаят от лесен начин за управление на тези шини, както по отношение на изходното напрежение, така и по отношение на последователността (реда) на тяхното включване и нивото на максималното допустим ток на натоварване. Например, някои процесори изискват техните входно/изходни портове да бъдат захранвани, преди да се приложи напрежение на основното ядро. Други решения, по-специално DSP (английски DSP - цифров сигнален процесор, цифров сигнален процесор), осигуряват захранването на основното му напрежение дори преди напрежението да пристигне на I / O портовете. Задължително условие е и спазването на определена процедура за освобождаване на напрежението при изключване на захранването. За да опрости дизайна за управление на захранването, дизайнерът на системата се нуждае от лесен начин да направи всички необходими промени, за да оптимизира производителността на системата, като същевременно поддържа специфичната необходима конфигурация на всеки от нейните DC/DC преобразуватели.
Освен това, за да отговарят едновременно на изискванията на всички множество захранващи релси на платките и да намалят площта на самите платки, дизайнерите на системата трябва да имат относително прости преобразуватели на напрежение, тъй като не могат да се поставят преобразуватели на напрежение, по-високи от 2 mm на гърба на дъските, поради плътността на монтажа, ако се изпълнява в стелажи. Следователно професионалистите наистина се нуждаят от такова цялостно захранване в малък форм-фактор.
Решение
μМодулфирми представляват цялостна завършена така наречена система в пакет - SiP (англ. SiP - System in a Package). Използването на такава конструкция минимизира времето за проектиране и ви позволява да намалите площта на печатните платки и да увеличите плътността на оформлението.
DC/DC преобразуватели μМодуле цялостно решение за управление на захранването с интегриран контролер, мощностни транзистори, входни и изходни кондензатори, компенсационни вериги и индуктори (дросели), поставени в компактни BGA или LGA пакети за повърхностен монтаж. Проектирането с DC/DC преобразуватели като μModules може значително да намали времето за R&D. По този начин времето, необходимо за завършване на процеса на проектиране, в зависимост от сложността на дизайна, може да бъде намалено с до 50%. Фамилията μModule облекчава разработчиците от тежкото бреме на избора на компоненти, оптимизирането и прототипирането на устройства, намалявайки цялостното развитие на системата и времето за отстраняване на проблеми и в крайна сметка ускорявайки времето за пускане на пазара.
Решения, базирани на DC/DC преобразуватели μМодулот компания линейна технология,в компактен, подобен на IC форм фактор, който интегрира всички ключови компоненти и обикновено се използва за замяна на захранвания на отделни компоненти, сигнални вериги и изолирани дизайни. Благодарение на щателния контрол и строги тестове от компанията Линейна технология DC/DC преобразуватели от семейството μМодулте се отличават с висока надеждност, а широката гама от налични продукти улеснява избора им за оптимизиране на дизайна и разположението на преобразувателите върху конкретна печатна платка.
Семейство продукти μМодулпокрива най-широката гама от приложения, включително PoL модули, зарядни устройства, LED драйвери, интегрални схеми за управление на захранването (цифрово контролирани PMBus захранвания) и изолирани преобразуватели. Линейни преобразуватели μМодулПроектиран за енергийни приложения, вие можете да намалите времето за проектиране и адресните ограничения на пространството, като същевременно осигурявате висока ефективност, надеждност и, за някои продукти, решения с по-ниски излъчвани EMI, които отговарят на изискванията на EN55022 клас B.
Ориз. 1. Нископрофилни източници от гамата μModule (височина по-малка от 2 mm) могат да бъдат поставени от двете страни на печатната платка
Тъй като поради повишената сложност на системата, всички нейни съставни структурни елементи се оказват разпръснати, а самите цикли на проектиране са възможно най-кратки, въпросът за интелектуалната собственост на такава система като цяло излиза на преден план. Това често означава, че разработването на енергийна система не може да бъде изоставено и да се изчака завършването на целия цикъл на проектиране. С малко време и много ограничени ресурси, дизайнерите на енергийни системи често се сблъскват със задачата да създадат най-последователната и високоефективна енергийна система, като същевременно заемат минимално пространство за печатни платки. За решаване на точно такива проблеми бяха създадени захранващи устройства от линията μModule, съчетаващи високата ефективност на импулсен преобразувател и лекотата на използване на LDO.
Изчистен дизайн, правилно оформление на печатни платки, внимателен подбор на компоненти - всичко това е неразделна и отнемаща време задача при проектирането на ефективна енергийна система. Когато времето е изключително ограничено или няма достатъчно опит в създаването на такива системи, готовите модулни захранвания от линията μModule ще ви помогнат да спестите време и да премахнете риска от забавяне на проекта.
Като пример, нека вземем супер компактен импулсен регулатор на напрежение DC / DC -. Това е двуканален 2,5 A на канал/едноканален 5 A регулатор на понижаване в микромодулен дизайн в малък, супер тънък 6,25 mm x 6,25 mm x 1,82 mm LGA пакет. Профилът на този източник е съизмерим с профила на стандартен керамичен кондензатор в пакет 1206, което ви позволява да поставите този източник както от горната, така и от долната страна на печатната платка, което значително намалява отпечатъка, което е особено важно за Платки във формат PCIe и типове свързване на мецанин (фиг. 1) ).
DC/DC преобразуватели от семейството μМодулкомпании Линейна технологиясъщо са решение, което осигурява едновременно висока изходна мощност и DPSM функционалност.
Таблица. Списък на нископрофилни модулни DC/DC захранвания от Linear Technology
Тъй като много стабилизатори на напрежението от семейството μМодулза високотокови натоварвания могат да бъдат свързани паралелно и с висока точност на съвпадение при разпределението на токовете (в рамките на номинално отклонение от 1% един от друг), това намалява риска от горещи точки. Освен това е достатъчно само един от свързаните регулатори на напрежение μМодулосигурява възможност за прилагане на DPSM функционалност и той е този, който е в състояние да осигури пълен цифров интерфейс, дори ако други устройства μModule, свързани паралелно, не са в състояние да реализират DPSM функцията. На фиг. 2 показва схемата за решението 180 A плюс изпълнението на функцията DPSM за технологията PoL. Това решение се основава на един модул LTM4677(μМодулен регулатор на напрежение с DPSM функция до 36 A), свързан паралелно с три LTM4650 (μModule регулатор на напрежение до 50 A без DPSM функция).
Ориз. 2. Комбинацията от един LTM4677 DPSM μModule и три LTM4650 μModule фамилия регулатори на напрежение ви позволява да реализирате захранване с изходно напрежение 1 V и ток 186 A от входна междинна шина с номинално входно напрежение 12 V
Заключение
С възможност за DPSM и ултратънки профили, дизайнерите на захранващи устройства могат лесно да отговорят на изискванията за проектиране на днешните комуникационни системи и да осигурят висока 1V изходна мощност за захранване на най-новите под 20nm ASIC, GPU ядра и FPGA. Когато е монтиран на печатна платка, LTM4622 използва оптимално пространството в долната част на печатната платка със своя ултратънък профил. Разбира се, подобно решение не спестява значително място на скъпата платка, но намалява общите изисквания за охлаждане поради по-голяма ефективност.
В заключение бих искал да ви напомня, че използването на регулатори на напрежение от семейството μModule има смисъл в онези области, където значително намалява времето за отстраняване на грешки и помага за по-ефективно използване на площта на печатната платка. Резултатът е намалени разходи за инфраструктура, както и пълна собственост през живота на крайния продукт.
Образци и инструменти за отстраняване на грешки могат да бъдат заявени на
