Probabil că mulți oameni își amintesc epopeea mea cu o sursă de alimentare de laborator de casă.
Dar am fost întrebat în repetate rânduri ceva asemănător, doar mai simplu și mai ieftin.
În această recenzie, am decis să arăt o alternativă la o simplă sursă de alimentare reglabilă.
Intră, sper să-ți placă.
Am amânat această recenzie mult timp, apoi nu a mai fost timp, acea dispoziție, dar acum mâinile mele au ajuns la el.
Această sursă de alimentare are caracteristici ușor diferite față de.
Baza sursei de alimentare va fi o placă de convertizor DC-DC controlată digital.
Dar totul are timpul său, iar acum de fapt câteva fotografii standard.
Batista a venit într-o cutie mică, nu cu mult mai mare decât un pachet de țigări. 
Înăuntru, în două pungi (coșuri și antistatice) era eroina acestei recenzii, placa convertor. 
Placa are un design destul de simplu, o secțiune de putere și o placă mică cu procesor (această placă este similară cu o placă de la un alt convertor, mai puțin puternic), butoane de control și un indicator. 
Caracteristicile acestei plăci
Tensiune de intrare - 6-32 Volți
Tensiune de ieșire - 0-30 Volți
Curent de ieșire - 0-8 Amperi
Discretitatea minimă a tensiunii de setare/afișare este de 0,01 volți
Discretitatea minimă a instalării \ afișarea curentului - 0,001 Amperi
De asemenea, această placă poate măsura capacitatea, care este dată de sarcină și putere.
Frecvența de conversie indicată în instrucțiuni este de 150KHz, conform fișei de date a controlerului este de 300KHz, cea măsurată este de aproximativ 270KHz, ceea ce este vizibil mai aproape de parametrul indicat în fișa de date.
Placa principală conține elemente de putere, un controler PWM, o diodă de putere și o bobină, condensatoare de filtru (470 μF x 50 Volți), un controler de putere pentru amplificator logic și operațional PWM, amplificatoare operaționale, un șunt de curent, precum și intrare și ieșire blocuri terminale. 
Nu este practic nimic în spate, doar câteva piste de putere. 
Placa suplimentară are un procesor, cipuri logice, un stabilizator de 3,3 Volți pentru alimentarea plăcii, un indicator și butoane de control.
procesor -
Logica - 2 piese
stabilizator de putere - 
Există 2 amplificatoare operaționale instalate pe placa de alimentare (aceleași opamp-uri sunt în ZXY60xx)
Controler de putere PWM al plăcii de reglaj în sine 
Un microcircuit acționează ca un controler PWM de putere. Conform fișei de date, acesta este un controler PWM de 12 Amp, așa că aici nu funcționează la capacitate maximă, ceea ce este o veste bună. Cu toate acestea, merită luat în considerare că este mai bine să nu depășiți tensiunea de intrare, poate fi și periculos.
Descrierea plăcii indică tensiunea maximă de intrare de 32 volți, limita pentru controler este de 35 volți.
La convertoarele mai puternice, se folosește un controler de curent scăzut care controlează un tranzistor puternic cu efect de câmp, aici toate acestea sunt realizate de un controler PWM puternic.
Îmi cer scuze pentru fotografii, nu am reușit să obțin o calitate bună. 
Instrucțiunile pe care le-am găsit pe Internet descriu cum să intrați în modul de service, unde puteți modifica câțiva parametri. Pentru a intra în modul de service, trebuie să furnizați energie în timp ce apăsați butonul OK, numerele 0-2 se vor comuta succesiv pe ecran, pentru a schimba setarea, trebuie să eliberați butonul în timp ce este afișat numărul corespunzător.
0 - Activați alimentarea automată cu tensiune la ieșire atunci când placa este aplicată energie.
1 - Activarea modului avansat, care afișează nu numai curentul și tensiunea, ci și capacitatea transferată la sarcină și puterea de ieșire.
2 - Enumerarea automată a afișajului măsurătorilor pe ecran sau manual.
De asemenea, în instrucțiuni există un exemplu de amintire a setărilor, deoarece placa poate seta limita de setare a curentului și a tensiunii și există o memorie de setare, dar nu am urcat în aceste jungle.
De asemenea, nu am atins contactele pentru conectorul UART situat pe placă, pentru că chiar dacă există ceva acolo, tot nu am găsit programul pentru această placă.
Rezumat.
pro.
1. Caracteristici destul de bogate - setarea și măsurarea curentului și a tensiunii, măsurarea capacității și a puterii, precum și prezența unui mod automat de alimentare cu tensiune la ieșire.
2. Tensiunea de ieșire și domeniul de curent sunt suficiente pentru majoritatea aplicațiilor de amatori.
3. Manopera nu este atat de buna, dar fara defecte evidente.
4. Componentele se instaleaza cu marja, PWM pentru 12 amperi la 8 declarati, condensatori pentru 50 volti la intrare si iesire, la 32 volti declarati.
Minusuri
1. Ecranul este foarte incomod, poate afișa doar 1 parametru, de exemplu -
0.000 - Curent
00.00 - Tensiune
P00.0 - Putere
C00.0 - Capacitate.
În cazul ultimilor doi parametri, punctul este virgulă mobilă.
2. Pe baza primului punct, un control destul de incomod, un valcoder chiar nu ar strica.
Opinia mea.
O placă destul de decentă pentru construirea unei surse de alimentare simple reglementate, dar este mai bine și mai ușor să utilizați o sursă de alimentare gata făcută.
Mi-a placut recenzia
+123
+268
Tensiuni de intrare de până la 61 V, tensiuni de ieșire de la 0,6 V, curenți de ieșire de până la 4 A, capacitatea de sincronizare externă și ajustare a frecvenței, precum și de a regla limita de curent, reglarea timpului de pornire ușoară, protecție completă a sarcinii, o largă interval de temperatură de funcționare - toate aceste caracteristici ale surselor moderne de alimentare sunt realizabile cu noua gamă de convertoare DC/DC fabricate de .
În prezent, gama de microcircuite ale regulatoarelor de comutare fabricate de STMicro (Figura 1) vă permite să creați surse de alimentare (PS) cu tensiuni de intrare de până la 61 V și curenți de ieșire de până la 4 A.
Sarcina conversiei tensiunii nu este întotdeauna ușoară. Fiecare dispozitiv specific are propriile cerințe pentru un regulator de tensiune. Uneori, prețul (electronica de consum), dimensiunea (electronica portabilă), eficiența (dispozitive alimentate cu baterie) sau chiar viteza de dezvoltare a produsului joacă un rol major. Aceste cerințe sunt adesea în conflict între ele. Din acest motiv, nu există un convertor de tensiune ideal și universal.
În prezent, sunt utilizate mai multe tipuri de convertoare: liniare (stabilizatoare de tensiune), convertoare DC/DC în impulsuri, circuite de transfer de sarcină și chiar surse de alimentare bazate pe izolatori galvanici.
Cu toate acestea, regulatoarele liniare de tensiune și convertoarele DC/DC cu comutare descendente rămân cele mai comune. Principala diferență între funcționarea acestor scheme poate fi văzută din nume. În primul caz, comutatorul de alimentare funcționează într-un mod liniar, în al doilea - într-un mod cheie. Principalele avantaje, dezavantaje și domenii de aplicare ale acestor scheme sunt prezentate mai jos.
Caracteristicile regulatorului liniar de tensiune
Principiul de funcționare al unui regulator liniar de tensiune este bine cunoscut. Stabilizatorul integrat clasic μA723 a fost dezvoltat în 1967 de R. Widlar. În ciuda faptului că electronica a mers mult înainte de atunci, principiile de funcționare au rămas practic neschimbate.
Circuitul standard al unui regulator liniar de tensiune constă dintr-un număr de elemente de bază (Figura 2): un tranzistor de putere VT1, o sursă de tensiune de referință (ION), un circuit de feedback de compensare pe un amplificator operațional (op-amp). Regulatoarele moderne pot conține blocuri funcționale suplimentare: circuite de protecție (de la supraîncălzire, de la supracurent), circuite de gestionare a puterii etc.
Principiul de funcționare a unor astfel de stabilizatori este destul de simplu. Circuitul de feedback de pe amplificatorul operațional compară valoarea tensiunii de referință cu tensiunea divizorului de ieșire R1 / R2. La ieșirea amplificatorului operațional, se formează o nepotrivire care determină tensiunea sursă-portă a tranzistorului de putere VT1. Tranzistorul funcționează într-un mod liniar: cu cât este mai mare tensiunea la ieșirea amplificatorului operațional, cu atât este mai mică tensiunea sursei de poartă și cu atât rezistența VT1 este mai mare.
Acest circuit vă permite să compensați toate modificările tensiunii de intrare. Într-adevăr, să presupunem că tensiunea de intrare Uin a crescut. Acest lucru va provoca următorul lanț de modificări: Vin a crescut → Vout va crește → tensiunea la divizorul R1/R2 va crește → tensiunea de ieșire a amplificatorului operațional va crește → tensiunea „sursă-portă” va scădea → rezistența VT1 va crește → Uout va scădea.
Ca rezultat, atunci când tensiunea de intrare se modifică, tensiunea de ieșire se modifică ușor.
Când tensiunea de ieșire scade, au loc modificări inverse ale valorilor tensiunii.
Caracteristicile convertorului buck DC / DC
O diagramă simplificată a unui convertor buck DC/DC clasic (convertor tip I, convertizor buck, convertor step-down) constă din mai multe elemente principale (Figura 3): tranzistor de putere VT1, circuit de control (CS), filtru (Lf-Cf). ), dioda inversă VD1.
Spre deosebire de circuitul regulator liniar, tranzistorul VT1 funcționează în modul cheie.
Ciclul de funcționare al circuitului este format din două faze: faza pompei și faza de refulare (Figurile 4…5).
În faza pompei, tranzistorul VT1 este deschis și curentul circulă prin el (Figura 4). Energia este stocată în bobina Lf și condensatorul Cf.
În faza de descărcare, tranzistorul este închis, nu trece curent prin el. Bobina Lf acţionează ca o sursă de curent. VD1 este o diodă necesară pentru ca curentul invers să circule.
În ambele faze, sarcina este aplicată o tensiune egală cu tensiunea pe condensator Cf.
Circuitul de mai sus asigură reglarea tensiunii de ieșire atunci când durata impulsului se modifică:
Uout = Uin × (ti/T)
Dacă valoarea inductanței este mică, curentul de descărcare prin inductanță are timp să ajungă la zero. Acest mod se numește modul curent intermitent. Se caracterizează printr-o creștere a ondulațiilor de curent și de tensiune pe condensator, ceea ce duce la o deteriorare a calității tensiunii de ieșire și o creștere a zgomotului circuitului. Din acest motiv, modul de curent intermitent este rar utilizat.
Există un fel de circuit convertor în care dioda „ineficientă” VD1 este înlocuită cu un tranzistor. Acest tranzistor se deschide în antifază cu tranzistorul principal VT1. Un astfel de convertor se numește sincron și are o eficiență mai mare.
Avantajele și dezavantajele circuitelor de conversie a tensiunii
Dacă una dintre schemele de mai sus ar avea superioritate absolută, atunci a doua ar fi uitată în siguranță. Cu toate acestea, acest lucru nu se întâmplă. Aceasta înseamnă că ambele scheme au avantaje și dezavantaje. Analiza schemelor trebuie efectuată în conformitate cu o gamă largă de criterii (Tabelul 1).
Tabel 1. Avantajele și dezavantajele circuitelor regulatoare de tensiune
| Caracteristică | Regulator liniar | Step Down Convertor DC/DC |
| Interval tipic de tensiune de intrare, V | până la 30 | pana la 100 |
| Gama tipică de curent de ieșire | sute de mA | unitățile A |
| eficienţă | mic de statura | înalt |
| Precizia setarii tensiunii de iesire | unități % | unități % |
| Stabilitatea tensiunii de ieșire | înalt | in medie |
| Zgomot generat | mic de statura | înalt |
| Complexitatea implementării circuitului | scăzut | înalt |
| Complexitatea topologiei PCB | scăzut | înalt |
| Preț | scăzut | înalt |
Caracteristici electrice. Pentru orice convertor, caracteristicile principale sunt randamentul, curentul de sarcină, intervalul de tensiune de intrare și ieșire.
Valoarea eficienței pentru regulatoarele liniare este mică și invers proporțională cu tensiunea de intrare (Figura 6). Acest lucru se datorează faptului că toate căderile de tensiune „extra” pe tranzistor care funcționează în modul liniar. Puterea tranzistorului este eliberată sub formă de căldură. Eficiența scăzută duce la faptul că gama de tensiuni de intrare și curenți de ieșire ai regulatorului liniar este relativ mică: până la 30 V și până la 1 A.
Eficiența unui regulator de comutare este mult mai mare și mai puțin dependentă de tensiunea de intrare. În același timp, tensiunile de intrare mai mari de 60 V și curenții de sarcină mai mari de 1 A nu sunt neobișnuite.
Dacă se folosește un circuit convertor sincron, în care dioda de roată liberă ineficientă este înlocuită cu un tranzistor, atunci eficiența va fi și mai mare.
Precizia și stabilitatea tensiunii de ieșire. Stabilizatorii liniari pot avea o precizie extrem de mare și o stabilitate a parametrilor (fracții de procent). Dependența tensiunii de ieșire de modificarea tensiunii de intrare și de curentul de sarcină nu depășește câteva procente.
Regulatorul de comutare, conform principiului de funcționare, are inițial aceleași surse de eroare ca și regulatorul liniar. În plus, mărimea curentului care curge poate afecta în mod semnificativ abaterea tensiunii de ieșire.
Caracteristicile zgomotului. Regulatorul liniar are o caracteristică de zgomot moderat. Există regulatoare de precizie cu zgomot redus, utilizate în tehnologia de măsurare de înaltă precizie.
Regulatorul de comutare în sine este o sursă puternică de interferență, deoarece tranzistorul de putere funcționează în modul cheie. Interferența generată este împărțită în conductivă (transmisă prin linii electrice) și inductivă (transmisă prin medii neconductoare).
Interferența condusă este eliminată cu filtre trece-jos. Cu cât frecvența de funcționare a convertorului este mai mare, cu atât este mai ușor să scapi de interferențe. În circuitele de măsurare, un regulator de comutare este adesea folosit împreună cu un stabilizator liniar. În acest caz, nivelul de interferență este redus semnificativ.
A scăpa de efectele dăunătoare ale interferenței inductive este mult mai dificilă. Această interferență are loc în inductor și este transmisă prin aer și medii neconductoare. Pentru a le elimina, se folosesc inductanțe ecranate, bobine pe un miez toroidal. La așezarea plăcii, se folosește o umplutură poligon solid și/sau chiar un strat separat de pământ este izolat în plăci multistrat. În plus, convertorul de impulsuri în sine este îndepărtat maxim din circuitele de măsurare.
Caracteristici operaționale. Din punct de vedere al simplității implementării circuitului și al aspectului PCB, regulatoarele liniare sunt extrem de simple. Pe lângă regulatorul integrat în sine, sunt necesari doar câțiva condensatori.
Un convertor de comutare va necesita cel puțin un filtru L-C extern. În unele cazuri, sunt necesare un tranzistor de putere extern și o diodă externă flyback. Acest lucru duce la necesitatea calculelor și modelării, iar topologia plăcii de circuit imprimat devine mult mai complicată. O complicație suplimentară a plăcii apare din cauza cerinței de EMC.
Preț. Evident, din cauza numărului mare de componente externe, convertorul de impulsuri va avea un cost mare.
În concluzie, este posibil să se determine domeniile preferate de aplicare pentru ambele tipuri de convertoare:
- regulatoarele liniare pot fi aplicate în circuite de joasă tensiune cu putere redusă, cu cerințe de precizie, stabilitate și zgomot redus. Un exemplu ar fi circuitele de măsurare și precizie. În plus, dimensiunea mică și costul redus al soluției finale pot fi ideale pentru electronice portabile și dispozitive de buget.
- Regulatoarele de comutare sunt ideale pentru circuitele de joasă și înaltă tensiune de mare putere din electronice auto, industriale și de consum. Eficiența ridicată face adesea ca utilizarea DC/DC să fie necontestată pentru dispozitive portabile și alimentate cu baterie.
Uneori devine necesar să se utilizeze regulatoare liniare la tensiuni de intrare ridicate. În astfel de cazuri, puteți utiliza stabilizatori fabricați de STMicroelectronics, care au tensiuni de funcționare mai mari de 18 V. (Tabelul 2).
Tabelul 2. Regulatoare liniare de înaltă tensiune de intrare STMicroelectronics
| Nume | Descriere | Uin max, V | Uout nom, V | Iout nom, A | proprii cad, in |
| 35 | 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15 | 0.5 | 2 | ||
| Regulator de precizie 500mA | 40 | 24 | 0.5 | 2 | |
| 2 Un regulator | 35 | 0.225 | 2 | 2 | |
| , | Regulator reglabil | 40 | – | 0.1; 0.5; 1.5 | 2 |
| 3 Un regulator | 20 | – | 3 | 2 | |
| Regulator de precizie 150mA | 40 | – | 0.15 | 3 | |
| KFxx | 20 | 2.5: 8 | 0.5 | 0.4 | |
| Regulator de auto-cadere ultra-scăzut | 20 | 2.7: 12 | 0.25 | 0.4 | |
| Regulator 5A cu auto-cădere scăzută și tensiune de ieșire reglabilă | 30 | – | 1.5; 3; 5 | 1.3 | |
| lexx | Regulator de auto-cadere ultra-scăzut | 20 | 3; 3.3; 4.5; 5; 8 | 0.1 | 0.2 |
| Regulator de auto-cadere ultra-scăzut | 20 | 3.3; 5 | 0.1 | 0.2 | |
| Regulator de auto-cadere ultra-scăzut | 40 | 3.3; 5 | 0.1 | 0.25 | |
| Regulator de 85 mA cu auto-cădere scăzută | 24 | 2.5: 3.3 | 0.085 | 0.5 | |
| Regulator de tensiune negativ de precizie | -35 | -5; -8; -12; -15 | 1.5 | 1.1; 1.4 | |
| Regulator de tensiune negativ | -35 | -5; -8; -12; -15 | 0.1 | 1.7 | |
| Regulator de tensiune negativ reglabil | -40 | – | 1.5 | 2 |
Dacă se ia decizia de a construi un IP pulsat, atunci ar trebui să fie selectat un cip convertor adecvat. Alegerea se face ținând cont de o serie de parametri de bază.
Principalele caracteristici ale convertoarelor DC/DC cu impulsuri descendente
Enumerăm principalii parametri ai convertoarelor de impulsuri.
Domeniul tensiunii de intrare (V). Din păcate, există întotdeauna o limitare nu numai la tensiunea maximă, ci și la tensiunea de intrare minimă. Valoarea acestor parametri este întotdeauna aleasă cu o anumită marjă.
Domeniul tensiunii de ieșire (V). Datorită limitării duratei minime și maxime a impulsului, gama de valori ale tensiunii de ieșire este limitată.
Curentul maxim de ieșire (A). Acest parametru este limitat de o serie de factori: disiparea maximă admisă a puterii, valoarea finală a rezistenței întrerupătoarelor de alimentare etc.
Frecvența de funcționare a convertorului (kHz). Cu cât frecvența de conversie este mai mare, cu atât este mai ușor să filtrați tensiunea de ieșire. Acest lucru vă permite să faceți față interferențelor și să reduceți valorile elementelor filtrului extern L-C, ceea ce duce la o creștere a curenților de ieșire și la o scădere a dimensiunii. Cu toate acestea, o creștere a frecvenței de conversie crește pierderile de comutare ale comutatoarelor de putere și crește componenta inductivă a interferenței, ceea ce este în mod clar nedorit.
Eficiența (%) este un indicator integral al eficienței și este dată sub formă de grafice pentru diferite tensiuni și curenți.
Alți parametri (rezistența canalului întrerupătoarelor de alimentare integrate (mΩ), curentul de autoconsum (μA), rezistența termică a carcasei etc.) sunt mai puțin importanți, dar ar trebui să fie și ei luați în considerare.
Noile convertoare fabricate de STMicroelectronics au tensiune de intrare și eficiență ridicate, iar parametrii acestora pot fi calculați folosind programul gratuit eDesignSuite.
Comutarea liniei DC/DC de la ST Microelectronics
Portofoliul DC/DC STMicroelectronics este în continuă expansiune. Noile cipuri convertoare au o gamă extinsă de tensiune de intrare până la 61 V ( / ), curenți mari de ieșire, tensiuni de ieșire de la 0,6 V ( / / ) (tabelul 3).
Tabelul 3. Noul DC/DC STMicroelectronics
| Caracteristici | Nume | |||||||
| L7987; L7987L | ||||||||
| Cadru | 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 |
| Tensiunea de intrare 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 |
| Curent de ieșire, A | 4 | 3 | 4 | 2 | 2 | 3 | 3 | 2 (L7987L); 3 (L7987) |
| Domeniul tensiunii de ieșire, 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 |
| Frecvența de operare, kHz | 500 | 850 | 850 | 250…2000 | 250…1000 | 250…1000 | 250…1000 | 250…1500 |
| Sincronizare frecvență externă (max), kHz | Nu | Nu | Nu | 2000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1500 |
| Funcții | Pornire lină; protectie la suprasarcina curenta; protectie la supraincalzire | |||||||
| Funcții suplimentare | PERMITE; BUN | PERMITE | LNM; LCM; INHIBA; protectie de supravoltaj | PERMITE | BUN; protecție împotriva căderilor de tensiune; reglarea curentului de întrerupere | |||
| Interval de temperatură de funcționare a cipului, °C | -40…150 | |||||||
Toate cipurile de comutare noi au funcții de pornire ușoară, protecție la supracurent și protecție la supratemperatura.
Unul dintre cele mai căutate dispozitive în atelierul unui radioamator începător este o sursă de alimentare reglabilă. Am vorbit deja despre cum să asamblați independent o sursă de alimentare reglabilă pe cipul MC34063. Dar are și limitări și dezavantaje. În primul rând, este puterea. În al doilea rând, lipsa indicației tensiunii de ieșire.
Aici voi vorbi despre cum să asamblați o sursă de alimentare reglabilă de 1,2 - 32 volți și un curent de ieșire maxim de până la 4 amperi cu un minim de timp și efort.
Pentru a face acest lucru, avem nevoie de două elemente foarte importante:
Transformator, cu tensiune de ieșire până la ~25...26 volți. Cum să-l ridic și unde să-l găsesc, voi spune mai departe;
Un modul gata făcut pentru un convertor DC-DC reglabil cu un voltmetru încorporat bazat pe IC XL4015.
Cele mai comune și mai ieftine module bazate pe cipuri XL4015și LM2956. Cea mai ieftină opțiune este un modul fără voltmetru digital. Pentru mine, am cumpărat mai multe variante de astfel de convertoare DC-DC, dar cel mai mult mi-a plăcut modulul bazat pe cipul XL4015 cu voltmetru încorporat. Despre el și se va discuta.
Așa arată. L-am cumpărat de pe Aliexpress, aici este linkul. Poti alege cel potrivit pentru pret si modificare prin cautare.
Partea din spate a plăcii și vedere laterală.
Principalele caracteristici ale modulului:
Să nu uităm că producătorilor le place să supraestimeze caracteristicile produselor lor. Judecând după recenzii, cea mai optimă utilizare a acestui modul DC-DC este să lucreze cu o tensiune de intrare de până la 30 de volți și un consum de curent de până la 2 amperi.
Control modul DC-DC.
Pe placa de circuite imprimate a modulului DC-DC, există două butoane de control și un regulator de tensiune de ieșire - un rezistor variabil convențional cu mai multe ture.
Apăsați scurt butonul 1 dezactivează/activează indicarea voltmetrului. Un fel de dimmer. Convenabil atunci când este alimentat de o baterie.
Apăsați scurt butonul 2 puteți comuta modul de funcționare al voltmetrului, și anume, afișarea tensiunii de intrare sau de ieșire pe indicator. Când este utilizat împreună cu o baterie, puteți controla tensiunea bateriei și puteți preveni descărcarea profundă.
Calibrarea citirilor voltmetrului.
Mai întâi, utilizați butonul 2 pentru a selecta ce tensiune să afișați pe afișajul voltmetrului (intrare sau ieșire). Apoi, cu un multimetru, măsurăm tensiunea DC (intrare sau ieșire) la bornele. Dacă diferă de tensiunea afișată de voltmetru, atunci începem calibrarea.
Apăsăm 3-4 secunde pe al 2-lea buton. Afișajul ar trebui să se închidă. Eliberăm butonul. În acest caz, vor apărea indicațiile de pe afișaj și vor începe să clipească.
În plus, prin apăsarea scurtă a butoanelor 1 și 2, scădem sau creștem valoarea tensiunii afișate în pași de 0,1V. Dacă trebuie să creșteți citirile, de exemplu, de la 12,0 V la 12,5 V, atunci apăsați butonul 2 de 5 ori. Dacă trebuie să scădeți de la 12 V la 11,5 V, atunci, în consecință, apăsați butonul 1 de 5 ori.
După finalizarea calibrării, apăsați timp de 5 secunde butonul 2. În acest caz, citirile de pe afișajul voltmetrului nu vor mai clipi - calibrarea este finalizată. De asemenea, nu puteți face nimic și după 10 secunde voltmetrul va ieși din modul de calibrare.
Pentru a asambla sursa de alimentare, pe lângă modulul DC / DC în sine, avem nevoie de un transformator, precum și de un circuit mic - o punte de diode și un filtru.
Iată diagrama pe care trebuie să o colectăm.
(Imaginea se poate face clic. Făcând clic pe ea se va deschide într-o fereastră nouă)
Despre transformatorul T1 voi vorbi puțin mai târziu, dar acum să ne ocupăm de puntea de diode VD1-VD4 și de filtrul C1. Voi numi această parte a circuitului redresor. Mai jos în fotografie - piesele necesare pentru asamblarea acesteia.
Am desenat aspectul viitoarelor piste tipărite pe placă cu un marker pentru plăci de circuite imprimate. Înainte de asta, am făcut o schiță a locației elementelor pe placă, am întins conductorii de conectare. Apoi, conform șablonului, a marcat locurile de găurire pe piesa de prelucrat. Găurit înainte de decapare în clorură ferică, deoarece dacă găuriți după decapare, pot rămâne crestături în jurul găurilor și pot deteriora cu ușurință marginile de lângă găuri.
Apoi a uscat piesa de prelucrat după gravare, a spălat stratul protector de lac de pe marker cu white spirit. După aceea, a spălat și a uscat din nou piesa de prelucrat, a curățat șinele de cupru cu șmirghel fin și a cositorit toate pistele cu lipire. Iată ce sa întâmplat.
Un pic despre calcule greșite. Întrucât a făcut totul repede și în genunchi, atunci, desigur, nu a fost fără „jambs”. În primul rând, am făcut placa cu două fețe, dar nu a fost necesar. Faptul este că găurile nu sunt metalizate, iar apoi lipirea aceluiași conector într-o astfel de placă de circuit imprimat pe două fețe nu este o sarcină ușoară. Pe de o parte, puteți lipi contactele fără probleme, dar pe de cealaltă parte a plăcii, nu puteți. Așa că am obosit.
Redresor terminat.
În loc de un comutator de alimentare, SA1 a lipit temporar un jumper. Am instalat conectori de intrare și ieșire, precum și un conector pentru conectarea unui transformator. Am instalat conectorii pe baza modularității și ușurinței de utilizare, astfel încât de acum înainte să fie posibil să se conecteze rapid și fără lipire unitatea de redresor cu diferite module DC-DC.
Ca o siguranță FU1 folosit gata făcut cu un suport. Foarte confortabil. Și contactele sub tensiune sunt acoperite, iar înlocuirea siguranței fără lipire nu este o problemă. În teorie, o siguranță în orice design și tip de carcasă este potrivită.
Ca punte de diode (VD1 - VD4), am folosit ansamblul RS407 pentru un curent direct maxim de 4 amperi. Analogii punții de diode RS407 sunt KBL10, KBL410. Puntea de diode poate fi, de asemenea, asamblată din diode redresoare separate.
Trebuie înțeles aici că modulul DC-DC în sine este proiectat pentru un curent maxim de 5 amperi, dar poate rezista la un astfel de curent doar dacă pe cipul XL4015 este instalat un radiator, da, și pentru dioda SS54, care este pe placă, curentul este de 5A - maxim!
De asemenea, să nu uităm că producătorii tind să supraestimeze capacitățile produselor lor și durata de viață a acestora sub astfel de sarcini. Prin urmare, pentru mine, am decis că un astfel de modul poate fi încărcat cu curent de până la 1 - 2 amperi. Vorbim de o sarcină constantă, pe termen lung, și nu de una periodică (de impuls).
În acest scenariu, puntea de diode poate fi selectată pentru un curent continuu de 3-4 amperi. Acest lucru ar trebui să fie mai mult decât suficient. Permiteți-mi să vă reamintesc că, dacă asamblați o punte de diode din diode individuale, atunci fiecare dintre diodele care alcătuiesc puntea trebuie să reziste la consumul maxim de curent. În cazul nostru, acesta este de 3-4 amperi. Diodele 1N5401 - 1N5408 (3A), KD257A (3A), etc. sunt destul de potrivite.
De asemenea, pentru asamblare, veți avea nevoie de un condensator electrolitic C1 cu o capacitate de 470 - 2200 microfaradi. Este mai bine să alegeți un condensator pentru o tensiune de funcționare de 63V, deoarece tensiunea maximă de intrare a convertorului DC-DC poate fi de până la 36V sau chiar 38 ... 40V. Prin urmare, este mai rezonabil să puneți un condensator la 63V. Rezervat și de încredere.
Aici, din nou, merită să înțelegeți că totul depinde de ce tensiune veți avea la intrarea modulului DC-DC. Dacă, de exemplu, intenționați să utilizați modulul pentru a alimenta o bandă LED de 12 volți, iar intrarea DC-DC a modulului va avea doar 16 volți, atunci condensatorul electrolitic poate fi alimentat cu o tensiune de funcționare de 25 volți sau Mai Mult.
L-am setat la maxim, deoarece am plănuit să folosesc acest modul și redresorul asamblat cu diferite transformatoare care au tensiuni de ieșire diferite. Prin urmare, pentru a nu re-lipi condensatorul de fiecare dată, l-am setat la 63V.
Ca transformator T1, orice transformator de rețea cu două înfășurări este potrivit. Înfășurarea primară (Ⅰ) este rețea și trebuie proiectată pentru o tensiune alternativă de 220V, înfășurarea secundară (Ⅱ) trebuie să producă o tensiune de cel mult 25 ~ 26 volți.
Dacă luați un transformator, a cărui ieșire va fi mai mare de 26 de volți de tensiune alternativă, atunci după redresor tensiunea poate fi deja mai mare de 36 de volți. Și, după cum știm, modulul convertor DC-DC este proiectat pentru o tensiune de intrare de până la 36 de volți. De asemenea, merită luat în considerare momentul în care într-o rețea electrică casnică de 220V există uneori o ușoară supratensiune. Din această cauză, deși pentru o perioadă scurtă de timp, la ieșirea redresorului se poate forma un „salt” destul de semnificativ de tensiune, care va depăși tensiunea admisă de 38 ... 40 de volți pentru modulul nostru.
Calculul aproximativ al tensiunii de ieșire Ieși după redresorul cu diodă și filtrul de pe condensator:
U out \u003d (U T1 - (V F * 2)) * 1,41.
Tensiune AC pe înfășurarea secundară a transformatorului T1 (Ⅱ) - U T1;
Cadere de tensiune ( Căderea de tensiune directă ) pe diode redresoare - V F. Deoarece într-o punte de diode, curentul trece prin două diode în fiecare jumătate de ciclu, atunci V Fînmulțiți cu 2. Pentru ansamblul diodelor, același lucru este valabil.
Deci, pentru RS407 în fișa de date, am găsit această linie: Cădere maximă de tensiune directă per element de punte la vârf de 3,0 A- 1 Volt. Aceasta înseamnă că dacă un curent continuu de 3 amperi trece prin oricare dintre diodele de punte, atunci se va pierde 1 volt de tensiune pe ea ( pe element de punte - pentru fiecare element al podului). Adică luăm valoarea V F= 1V și, la fel ca în cazul diodelor individuale, înmulțim valoarea V F cu doi, deoarece în fiecare semiciclu curentul circulă prin două elemente ale ansamblului de diode.
În general, pentru a nu vă zdrobi creierii, este util să știți asta V F pentru diode redresoare este de obicei de aproximativ 0,5 volți. Dar asta cu un curent continuu mic. Pe măsură ce crește, crește și căderea de tensiune. V F la joncțiunea p-n a diodei. După cum putem vedea, valoarea V F cu un curent continuu de 3A pentru diodele de asamblare RS407, este deja 1V.
Deoarece valoarea de vârf a tensiunii rectificate (pulsante) este alocată condensatorului electrolitic C1, tensiunea finală pe care o obținem după puntea de diode ( U T1 - (V F*2)) trebuie înmulțit cu rădăcina pătrată a lui 2 și anume √2 ~ 1.41 .
Astfel, cu această formulă simplă, putem determina tensiunea de ieșire la ieșirea filtrului. Acum, singurul lucru rămas este să găsiți un transformator potrivit.
Ca transformator am folosit un transformator blindat de putere TP114-163M.
Din păcate, nu am găsit date exacte despre el. Tensiunea de ieșire pe înfășurarea secundară fără sarcină este de ~ 19,4 V. Puterea aproximativă a acestui transformator este de ~ 7 W. Numărate de .
În plus, am decis să compar datele obținute cu parametrii transformatoarelor din serie TP114(TP114-1, TP114-2,...,TP114-12). Puterea maximă de ieșire a acestor transformatoare este de 13,2 W. Cel mai potrivit pentru transformatorul TP114-163M din punct de vedere al parametrilor a fost TP114-12. Tensiunea pe înfășurarea secundară în modul inactiv este de 19,4 V, iar sub sarcină - 16 V. Curent nominal de sarcină - 0,82 A.
Tot la dispozitia mea a fost un alt transformator, tot din seria TP114. Iată una.
Judecând după tensiunea de ieșire (~ 22,3 V) și marcajul laconic 9M, aceasta este o modificare a transformatorului TP114-9. Parametrii TP114-9 sunt următorii: tensiune nominală - 18V; curent de sarcină nominal - 0,73 A.
Pe baza primului transformator ( TP114-163M) Voi putea face o sursă de alimentare reglabilă 1,2 ... 24 volți, dar aceasta este fără sarcină. Este clar că atunci când sarcina (consumator de curent) este conectată, tensiunea la ieșirea transformatorului va scădea, iar tensiunea rezultată la ieșirea convertorului DC-DC va scădea, de asemenea, cu câțiva volți. Prin urmare, acest punct trebuie luat în considerare și reținut.
Pe baza celui de-al doilea transformator ( TP114-9) vei primi deja o sursă de alimentare reglabilă pentru 1,2 ... 28 volți. De asemenea, este descărcat.
despre curentul de ieșire. Producătorul afirmă că curentul maxim de ieșire al convertorului DC-DC este de 5A. Judecând după recenzii, maxim 2A. Dar, după cum puteți vedea, am reușit să găsesc transformatoare de putere destul de mică. Prin urmare, este puțin probabil să pot stoarce chiar și 2 amperi, deși totul depinde de tensiunea de ieșire a modulului DC-DC. Cu cât este mai mic, cu atât se poate obține mai mult curent.
Pentru orice „pickup” cu putere redusă, această sursă de alimentare este potrivită cu un bang. Iată sursa de alimentare a „mingei de râs” cu o tensiune de 9V și un curent de aproximativ 100 mA.
Și aceasta alimentează deja o bandă LED de 12 volți, lungă de aproximativ 1 metru.
Există, de asemenea, o versiune ușoară, Lite, a acestui convertor DC-DC, care este, de asemenea, asamblat pe cipul XL4015E1.
Singura diferență este lipsa unui voltmetru încorporat.
Parametrii sunt similari: tensiune de intrare 4...38V, curent maxim 5A (recomandat nu mai mult de 4,5A). Este realist să utilizați la o tensiune de intrare de până la 30V, 30V cu una mică. Curentul de sarcină nu este mai mare de 2 ... 2,5 A. Dacă îl încarci mai greu, se încălzește vizibil și, desigur, durata de viață și fiabilitatea scad.
Convertoarele DC/DC sunt utilizate pe scară largă pentru a alimenta diverse echipamente electronice. Sunt utilizate în dispozitive de tehnologie informatică, dispozitive de comunicație, diverse circuite de control și automatizare etc.
Surse de alimentare cu transformatoare
În sursele tradiționale de alimentare cu transformatoare, tensiunea de rețea este convertită folosind un transformator, cel mai adesea coborât, la valoarea dorită. Tensiune redusă și netezită de un filtru condensator. Dacă este necesar, un stabilizator semiconductor este plasat după redresor.
Sursele de alimentare cu transformatoare sunt de obicei echipate cu stabilizatori liniari. Astfel de stabilizatori au cel puțin două avantaje: acesta este un cost scăzut și un număr mic de piese în ham. Dar aceste avantaje sunt consumate de eficiența scăzută, deoarece o parte semnificativă a tensiunii de intrare este utilizată pentru a încălzi tranzistorul de control, ceea ce este complet inacceptabil pentru alimentarea dispozitivelor electronice portabile.
convertoare DC/DC
Dacă echipamentul este alimentat de celule galvanice sau baterii, atunci conversia tensiunii la nivelul dorit este posibilă numai cu ajutorul convertoarelor DC / DC.
Ideea este destul de simplă: tensiunea de curent continuu este convertită în curent alternativ, de obicei cu o frecvență de câteva zeci sau chiar sute de kiloherți, crește (scade), apoi este rectificată și introdusă în sarcină. Astfel de convertoare sunt adesea denumite convertoare de impulsuri.
Un exemplu este un convertor boost de la 1,5 V la 5 V, doar tensiunea de ieșire a unui computer USB. Un convertor similar de putere redusă este vândut pe Aliexpress.
Orez. 1. Convertor 1.5V / 5V
Convertizoarele de impulsuri sunt bune pentru că au o eficiență ridicată, în limita a 60..90%. Un alt avantaj al convertoarelor de impuls este o gamă largă de tensiuni de intrare: tensiunea de intrare poate fi mai mică decât tensiunea de ieșire sau mult mai mare. În general, convertoarele DC / DC pot fi împărțite în mai multe grupuri.
Clasificarea convertizorului
Coborâre, în terminologia engleză step-down sau buck
Tensiunea de ieșire a acestor convertoare, de regulă, este mai mică decât tensiunea de intrare: fără pierderi mari pentru încălzirea tranzistorului de control, puteți obține o tensiune de doar câțiva volți la o tensiune de intrare de 12 ... 50V. Curentul de ieșire al unor astfel de convertoare depinde de nevoile sarcinii, care, la rândul lor, determină proiectarea circuitului convertorului.
Un alt nume englezesc pentru convertizorul Chopper Buck. Una dintre traducerile acestui cuvânt este un întrerupător. În literatura tehnică, un convertor de dolari este uneori denumit „chopper”. Deocamdată, amintiți-vă acest termen.
Creștere, în terminologia engleză step-up sau boost
Tensiunea de ieșire a acestor convertoare este mai mare decât tensiunea de intrare. De exemplu, cu o tensiune de intrare de 5V, se poate obține o tensiune de până la 30V la ieșire și este posibilă reglarea și stabilizarea lină a acesteia. Destul de des convertizoarele boost se numesc boosters.
Convertoare universale - SEPIC
Tensiunea de ieșire a acestor convertoare este menținută la un nivel dat atunci când tensiunea de intrare este fie mai mare, fie mai mică decât tensiunea de intrare. Se recomandă în cazurile în care tensiunea de intrare poate varia semnificativ. De exemplu, într-o mașină, tensiunea bateriei poate varia între 9 ... 14V și este necesară o tensiune stabilă de 12V.
Convertoare inversoare - convertor inversor
Funcția principală a acestor convertoare este de a obține o tensiune de polaritate inversă la ieșire în raport cu sursa de alimentare. Foarte convenabil în cazurile în care este necesară puterea bipolară, de exemplu.
Toate convertoarele menționate pot fi stabilizate sau nestabilizate, tensiunea de ieșire poate fi conectată galvanic la tensiunea de intrare sau poate avea izolare galvanică de tensiune. Totul depinde de dispozitivul specific în care va fi utilizat convertorul.
Pentru a trece la o altă poveste despre convertoarele DC / DC, ar trebui să înțelegeți cel puțin teoria în termeni generali.
Chopper buck converter - convertor de tip buck
Diagrama sa funcțională este prezentată în figura de mai jos. Săgețile de pe fire arată direcția curenților.
Fig.2. Schema funcțională a stabilizatorului chopper
Tensiunea de intrare Uin este aplicată filtrului de intrare - condensator Cin. Tranzistorul VT este folosit ca element cheie, efectuează comutarea curentului de înaltă frecvență. Poate fi fie. În plus față de aceste detalii, circuitul conține o diodă de descărcare VD și un filtru de ieșire - LCout, de la care este furnizată tensiunea sarcinii Rн.
Este ușor de observat că sarcina este conectată în serie cu elementele VT și L. Prin urmare, circuitul este secvenţial. Cum se întâmplă căderea de tensiune?
Modularea lățimii impulsului - PWM
Circuitul de control generează impulsuri dreptunghiulare cu o frecvență constantă sau o perioadă constantă, care este în esență același lucru. Aceste impulsuri sunt prezentate în Figura 3.
Fig.3. Controlați impulsurile
Aici t este timpul pulsului, tranzistorul este deschis, tp este timpul de pauză, tranzistorul este închis. Raportul ti/T se numește ciclu de funcționare, notat cu litera D și este exprimat în %% sau pur și simplu în cifre. De exemplu, cu D egal cu 50%, rezultă că D=0,5.
Astfel, D poate varia de la 0 la 1. Cu o valoare de D=1, tranzistorul cheie este într-o stare de conducție completă, iar cu D=0 într-o stare de tăiere, pur și simplu vorbind, este închis. Este ușor de ghicit că la D=50% tensiunea de ieșire va fi egală cu jumătate din tensiunea de intrare.
Este destul de evident că reglarea tensiunii de ieșire are loc prin modificarea lățimii impulsului de control t și, de fapt, prin modificarea coeficientului D. Acest principiu de reglare se numește (PWM). În aproape toate sursele de alimentare cu comutație, cu ajutorul PWM se stabilizează tensiunea de ieșire.
În circuitele prezentate în figurile 2 și 6, PWM-ul este „ascuns” în casete etichetate „Circuit de control”, care îndeplinește câteva funcții suplimentare. De exemplu, poate fi o pornire ușoară a tensiunii de ieșire, activarea de la distanță sau protecția convertorului împotriva unui scurtcircuit.
În general, convertoarele sunt atât de utilizate pe scară largă încât producătorii de componente electronice au lansat producția de controlere PWM pentru toate ocaziile. Gama este atât de mare încât ar fi nevoie de o carte întreagă doar pentru a le enumera. Prin urmare, nimănui nu-i trece prin cap să asambleze convertoare pe elemente discrete, sau așa cum se spune adesea în termeni „liberi”.
Mai mult decât atât, convertoarele de putere mici gata făcute pot fi cumpărate de pe Aliexpress sau Ebay la un preț mic. În același timp, pentru instalarea într-un design amator, este suficient să lipiți firele de intrare și de ieșire pe placă și să setați tensiunea de ieșire necesară.
Dar înapoi la Figura noastră 3. În acest caz, coeficientul D determină cât timp va fi deschis (faza 1) sau închis (faza 2). Pentru aceste două faze, circuitul poate fi reprezentat prin două figuri. Cifrele NU AFIȚĂ acele elemente care nu sunt utilizate în această fază.
Fig.4. Faza 1
Când tranzistorul este deschis, curentul de la sursa de alimentare (celula galvanică, baterie, redresor) trece prin șocul inductiv L, sarcina Rn și condensatorul de încărcare Cout. În acest caz, curentul trece prin sarcină, condensatorul Cout și inductorul L acumulează energie. Curentul iL CREȘTE TREPTAT datorită influenței inductanței inductorului. Această fază se numește pompare.
După ce tensiunea de pe sarcină atinge valoarea specificată (determinată de setarea dispozitivului de control), tranzistorul VT se închide și dispozitivul trece la a doua fază - faza de descărcare. Tranzistorul închis nu este prezentat deloc în figură, de parcă nu ar exista. Dar asta înseamnă doar că tranzistorul este închis.
Fig.5. Faza 2
Când tranzistorul VT este închis, nu există o reîncărcare cu energie în inductor, deoarece sursa de alimentare este deconectată. Inductanța L tinde să prevină o modificare a mărimii și direcției curentului (autoinducție) care curge prin înfășurarea inductorului.
Prin urmare, curentul nu se poate opri instantaneu și se închide prin circuitul „sarcină cu diodă”. Din această cauză, dioda VD a fost numită diodă de descărcare. De regulă, aceasta este o diodă Schottky de mare viteză. După perioada de control, faza 2, circuitul trece la faza 1, procesul se repetă din nou. Tensiunea maximă la ieșirea circuitului considerat poate fi egală cu intrarea și nu mai mult. Convertizoarele boost sunt folosite pentru a obține o tensiune de ieșire mai mare decât tensiunea de intrare.
Deocamdată, este necesar doar să reamintim valoarea reală a inductanței, care determină cele două moduri de funcționare ale chopperului. Cu o inductanță insuficientă, convertorul va funcționa în modul de curenți discontinui, ceea ce este complet inacceptabil pentru sursele de alimentare.
Dacă inductanța este suficient de mare, atunci operația are loc în modul de curenți continui, ceea ce permite utilizarea filtrelor de ieșire pentru a obține o tensiune constantă cu un nivel acceptabil de ondulație. Convertizoarele Boost funcționează și în modul de curent continuu, care va fi discutat mai jos.
Pentru o anumită creștere a eficienței, dioda de descărcare VD este înlocuită cu un tranzistor MOSFET, care este deschis la momentul potrivit de circuitul de control. Astfel de convertoare sunt numite sincrone. Utilizarea lor este justificată dacă puterea convertorului este suficient de mare.
Convertoare de creștere sau de creștere
Convertoarele step-up sunt utilizate în principal pentru alimentarea cu tensiune joasă, de exemplu, de la două sau trei baterii, iar unele componente ale designului necesită o tensiune de 12 ... 15V cu un consum redus de curent. Destul de des, un convertor boost este numit pe scurt și clar cuvântul „booster”.
Fig.6. Diagrama funcțională a unui convertor boost
Tensiunea de intrare Uin este alimentată la filtrul de intrare Cin și alimentată la L conectat în serie și la tranzistorul de comutare VT. O diodă VD este conectată la punctul de conectare al bobinei și la scurgerea tranzistorului. Sarcina Rl și condensatorul shunt Cout sunt conectate la cealaltă bornă a diodei.
Tranzistorul VT este controlat de un circuit de control care generează un semnal de control al frecvenței stabile cu un ciclu de lucru D reglabil, așa cum este descris puțin mai sus când descriem circuitul chopper (Fig. 3). Dioda VD la momentul potrivit blochează sarcina de la tranzistorul cheie.
Când tranzistorul cheie este deschis, ieșirea bobinei L, conform schemei, este conectată la polul negativ al sursei de alimentare Uin. Creșterea curentului (afectează influența inductanței) de la sursa de energie curge prin bobină și tranzistorul deschis, energia se acumulează în bobină.
În acest moment, dioda VD blochează sarcina și condensatorul de ieșire din circuitul de comutare, prevenind astfel descărcarea condensatorului de ieșire prin tranzistorul deschis. Sarcina în acest moment este alimentată de energia stocată în condensatorul Cout. Desigur, tensiunea pe condensatorul de ieșire scade.
De îndată ce tensiunea de ieșire devine puțin mai mică decât cea specificată (determinată de setările circuitului de control), tranzistorul cheie VT se închide, iar energia stocată în inductor reîncarcă condensatorul Cout prin dioda VD, care alimentează sarcina. . În acest caz, EMF de auto-inducție a bobinei L este adăugată la tensiunea de intrare și transferată la sarcină, prin urmare, tensiunea de ieșire este mai mare decât tensiunea de intrare.
Când tensiunea de ieșire atinge nivelul de stabilizare setat, circuitul de control deschide tranzistorul VT, iar procesul se repetă din faza de stocare a energiei.
Convertoare universale - SEPIC (convertor cu inductor primar cu un singur capăt sau un convertor cu un inductor primar încărcat asimetric).
Astfel de convertoare sunt utilizate în principal atunci când sarcina are putere mică, iar tensiunea de intrare se modifică în raport cu tensiunea de ieșire în sus sau în jos.
Fig.7. Schema funcțională a convertorului SEPIC
Este foarte asemănător cu circuitul convertizorului boost prezentat în figura 6, dar are elemente suplimentare: un condensator C1 și o bobină L2. Aceste elemente sunt cele care asigură funcționarea convertorului în modul de reducere a tensiunii.
Convertoarele SEPIC sunt utilizate în cazurile în care tensiunea de intrare variază într-o gamă largă. Un exemplu este regulatorul convertizorului Step Up/Down Boost Buck de la 4V-35V la 1,23V-32V. Sub acest nume este vândut un convertor în magazinele chinezești, al cărui circuit este prezentat în Figura 8 (dați clic pe imagine pentru a mări).
Fig.8. Schema schematică a convertorului SEPIC
Figura 9 arată aspectul plăcii cu desemnarea elementelor principale.
Fig.9. Aspectul convertorului SEPIC
Figura prezintă piesele principale conform figurii 7. Rețineți prezența a două bobine L1 L2. Prin acest semn, puteți determina că acesta este un convertor SEPIC.
Tensiunea de intrare a plăcii poate fi între 4 ... 35V. În acest caz, tensiunea de ieșire poate fi reglată între 1,23 ... 32 V. Frecvența de funcționare a convertorului este de 500 kHz. Cu dimensiuni mici de 50 x 25 x 12 mm, placa oferă o putere de până la 25 wați. Curent maxim de ieșire de până la 3A.
Dar aici ar trebui făcută o remarcă. Dacă tensiunea de ieșire este setată la 10 V, atunci curentul de ieșire nu poate fi mai mare de 2,5 A (25 W). Cu o tensiune de ieșire de 5V și un curent maxim de 3A, puterea va fi de doar 15W. Principalul lucru aici este să nu exagerați: fie nu depășiți puterea maximă admisă, fie nu depășiți curentul permis.
Tony Armstrong Traducere: Pavel Bashmakov [email protected] site-ul web Vladimir Rentyuk
Introducere
Politica tehnică a producătorilor de echipamente de telecomunicații, ca răspuns la cerințele pieței, vizează creșterea constantă a randamentului și eficienței sistemelor lor, precum și îmbunătățirea funcționalității și a caracteristicilor tehnice generale ale acestora. În același timp, problemele reducerii consumului total de energie al sistemelor fabricate rămân relevante. De exemplu, o provocare tipică este reducerea consumului total de energie prin redirecționarea fluxului de lucru și mutarea sarcinii de lucru către servere subutilizate, permițând oprirea unora dintre serverele eliberate în prezent. Pentru a îndeplini aceste cerințe, este necesar să se cunoască consumul de energie al echipamentului utilizatorului final. Astfel, un sistem DPSM (digital power management system) proiectat corespunzător poate oferi utilizatorului date despre consumul de energie, ceea ce ajută la realizarea unor soluții inteligente sau, după cum se spune, „inteligente” pentru gestionarea consumului general de energie.
Principalul avantaj și beneficiu al utilizării tehnologiei DPSM este reducerea costurilor de dezvoltare și reducerea timpului de comercializare a produsului final. Sistemele complexe multi-bus pot fi create eficient folosind un mediu de dezvoltare cuprinzător cu o interfață grafică intuitivă (GUI - graphical user interface). În plus, astfel de sisteme simplifică testarea și depanarea dispozitivului, făcând posibilă efectuarea modificărilor direct prin interfața grafică în loc de jumperii de lipit. Un alt avantaj este predicția defecțiunilor sistemului de alimentare și introducerea de măsuri preventive, care este posibilă prin disponibilitatea datelor de telemetrie în timp real. Poate de o importanță deosebită aici este faptul că convertoarele DC/DC controlate digital permit proiectanților să proiecteze sisteme de alimentare „verzi” care oferă performanța necesară cu un consum minim de energie la punctele de încărcare. Mai mult decât atât, beneficiile există deja la nivelul instalării unor astfel de sisteme, reducând costurile de infrastructură și costul total de utilizare a sistemului pe toată durata de viață a produsului.
Majoritatea sistemelor de telecomunicații sunt alimentate de șina de 48 V, care este apoi redusă în mod obișnuit la o tensiune intermediară de magistrală, de obicei în intervalul 12 V până la 3,3 V, care alimentează direct plăcile din rafturile sistemului. Cu toate acestea, majoritatea circuitelor sau microcircuitelor auxiliare de pe plăci trebuie să funcționeze la tensiuni în intervalul mai mic de 1 până la 3,3 V la curenți de la zeci de miliamperi la sute de amperi. Ca urmare, convertoarele DC/DC utilizate în tehnologia Point-of-Load (POL) trebuie să reducă tensiunea magistralei intermediare la tensiunea cerută de aceste circuite auxiliare.sau microcipuri. Aceste magistrale au cerințe foarte stricte pentru secvențiere, acuratețe a tensiunii, margine și control (de obicei folosind o funcție de supervizor).
Există până la cincizeci de magistrale POL diferite în sistemele de telecomunicații, iar proiectanții de sisteme au nevoie de o modalitate ușoară de a controla aceste magistrale, atât în raport cu tensiunea de ieșire, cât și cu secvența (ordinea) includerii lor și nivelul maximului. curent de sarcină admisibil. De exemplu, unele procesoare necesită ca porturile lor I/O să fie alimentate înainte ca tensiunea principală să fie aplicată. Alte soluții, în special DSP (English DSP - Digital Signal Processor, procesor de semnal digital), asigură alimentarea tensiunii sale principale chiar înainte ca tensiunea să ajungă la porturile I/O. De asemenea, este o condiție prealabilă să urmați o anumită procedură pentru eliberarea tensiunilor atunci când opriți alimentarea. Pentru a simplifica proiectarea managementului energiei, proiectantul de sistem are nevoie de o modalitate ușoară de a face toate modificările necesare pentru a optimiza performanța sistemului, menținând în același timp configurația specifică necesară pentru fiecare dintre convertoarele DC/DC.
În plus, pentru a îndeplini simultan cerințele tuturor șinelor de alimentare multiple de pe plăci și pentru a reduce aria plăcilor în sine, proiectanții de sisteme trebuie să aibă convertoare de tensiune relativ simple, deoarece convertoarele de tensiune mai mari de 2 mm nu pot fi plasate. pe spatele plăcilor, datorită densității de instalare, dacă rulează în rafturi. Prin urmare, profesioniștii chiar au nevoie de o sursă de alimentare atât de completă, într-un factor de formă mic.
Soluţie
μModul companiile reprezintă un așa-numit sistem complet finisat într-un pachet - SiP (English SiP - System in a Package). Utilizarea unui astfel de construct minimizează timpul de proiectare și vă permite să reduceți suprafața plăcilor de circuite imprimate și să creșteți densitatea aspectului.
Convertoare de tip DC/DC μModul este o soluție completă de gestionare a puterii cu un controler integrat, tranzistori de putere, condensatori de intrare și ieșire, circuite de compensare și inductori (choke), găzduite în pachete compacte de montare la suprafață BGA sau LGA. Proiectarea cu convertoare DC/DC precum μModules poate reduce semnificativ timpul de cercetare și dezvoltare. Astfel, timpul necesar pentru finalizarea procesului de proiectare, în funcție de complexitatea proiectării, poate fi redus cu până la 50%. Familia μModule scutește dezvoltatorul de sarcina grea a selecției componentelor, a optimizării și a prototipării dispozitivelor, reducând timpul general de dezvoltare și depanare a sistemului și, în cele din urmă, accelerând timpul de lansare pe piață.
Soluții bazate pe convertoare DC/DC μModul de la companie tehnologie de linie,într-un factor de formă compact, asemănător IC, care integrează toate componentele cheie și este utilizat în mod obișnuit pentru a înlocui sursele de alimentare pe componente discrete, circuite de semnal și design izolate. Datorită controalelor meticuloase și testelor riguroase de către companie Tehnologia liniară Convertoare DC/DC din familie μModul se remarcă prin fiabilitate ridicată, iar o gamă largă de produse disponibile facilitează alegerea acestora pentru optimizarea designului și plasării convertoarelor pe o anumită placă de circuit imprimat.
Familia de produse μModul acoperă cea mai largă gamă de aplicații, inclusiv module PoL, încărcătoare, drivere LED, circuite integrate de gestionare a energiei (surse de alimentare PMBus controlate digital) și convertoare izolate. Traductoare de linie μModul Proiectat pentru aplicații de putere, puteți reduce timpul de proiectare și constrângerile de spațiu de abordare, oferind în același timp eficiență ridicată, fiabilitate și, pentru unele produse, soluții EMI cu radiații mai scăzute care îndeplinesc cerințele EN55022 clasa B.
Orez. 1. Sursele cu profil redus din gama μModule (înălțime mai mică de 2 mm) pot fi plasate pe ambele părți ale PCB
Deoarece, din cauza complexității crescute a sistemului, toate elementele sale structurale constitutive se dovedesc a fi dispersate, iar ciclurile de proiectare în sine sunt cât mai scurte posibil, problema proprietății intelectuale a unui astfel de sistem în ansamblu iese în prim-plan. Acest lucru înseamnă adesea că dezvoltarea unui sistem de alimentare nu poate fi lăsată în urmă și să aștepte ca întregul ciclu de proiectare să fie finalizat. Cu puțin timp și resurse foarte limitate, proiectanții de sisteme de alimentare se confruntă adesea cu sarcina de a crea cel mai consistent și mai eficient sistem de alimentare în timp ce ocupă spațiu minim pe PCB. Pentru a rezolva doar astfel de probleme, au fost create surse de alimentare ale liniei μModule, combinând eficiența ridicată a unui convertor de impulsuri și ușurința de utilizare a LDO.
Design îngrijit, aspectul corect al PCB-ului, selecția atentă a componentelor - toate acestea sunt o sarcină integrală și consumatoare de timp în proiectarea unui sistem de alimentare eficient. Când timpul este extrem de limitat sau nu există suficientă experiență în crearea unor astfel de sisteme, sursele de alimentare modulare gata făcute din linia μModule vă vor ajuta să economisiți timp și să eliminați riscul de întârziere a proiectului.
Ca exemplu, să luăm un regulator de tensiune DC / DC pulsat super-compact -. Acesta este un regulator cu două canale de 2,5 A pe canal/un singur canal de 5 A, într-un design micro-modular, într-un pachet LGA minuscul, super-subțire, de 6,25 mm x 6,25 mm x 1,82 mm. Profilul acestei surse este proporțional cu profilul unui condensator ceramic standard din pachetul 1206, ceea ce vă permite să plasați această sursă atât pe partea superioară, cât și pe cea inferioară a plăcii de circuit imprimat, reducând semnificativ amprenta la sol, ceea ce este deosebit de important pentru Plăci în format PCIe și tipuri de conexiune mezanin (Fig. 1) ).
Convertoare DC/DC din familie μModul companiilor Tehnologia liniară sunt, de asemenea, o soluție care oferă atât putere mare de ieșire, cât și funcționalitate DPSM în același timp.
Masa. Lista de surse de alimentare DC/DC modulare cu profil redus de la Linear Technology
Din moment ce mulți stabilizatori de tensiune ai familiei μModul pentru încărcături de curent ridicat pot fi conectate în paralel și cu o mare precizie de potrivire în distribuția curenților (cu o abatere nominală de 1% unul de celălalt), acest lucru reduce riscul de apariție a punctelor fierbinți. În plus, este suficient ca doar unul dintre regulatoarele de tensiune conectate μModul a furnizat capacitatea de a implementa funcționalitatea DPSM și el este cel care este capabil să ofere o interfață digitală completă, chiar dacă alte dispozitive μModule conectate în paralel nu sunt capabile să implementeze funcția DPSM. Pe fig. 2 prezintă schema pentru soluția 180 A plus implementarea funcției DPSM pentru tehnologia PoL. Această soluție se bazează pe un singur modul LTM4677(Reglator de tensiune μModule cu funcție DPSM până la 36 A) conectat în paralel cu trei LTM4650 (Reglatoare de tensiune μModule până la 50 A fără funcție DPSM).
Orez. 2. Combinația dintre un LTM4677 DPSM μModule și trei regulatoare de tensiune din familia LTM4650 μModule vă permite să implementați o sursă de alimentare cu o tensiune de ieșire de 1 V și un curent de 186 A de la o magistrală intermediară de intrare cu o tensiune nominală de intrare de 12 V
Concluzie
Cu capacitatea DPSM și profilele ultra-subțiri, proiectanții de surse de alimentare pot îndeplini cu ușurință cerințele de proiectare ale sistemelor de comunicații actuale și pot oferi o putere mare de ieșire de 1V pentru a alimenta cele mai recente ASIC-uri sub-20nm, nuclee GPU și FPGA. Când este montat pe un PCB, LTM4622 utilizează în mod optim spațiul de pe partea inferioară a PCB-ului cu profilul său ultra-subțire. Desigur, o astfel de soluție nu economisește în mod semnificativ spațiul scump pe placă, dar reduce cerințele generale de răcire datorită eficienței mai mari.
În concluzie, aș dori să vă reamintesc că utilizarea regulatoarelor de tensiune din familia μModule are sens în acele zone în care reduce semnificativ timpul de depanare și ajută la utilizarea mai eficientă a zonei plăcii de circuit imprimat. Rezultatul este reducerea costurilor de infrastructură, precum și proprietatea totală pe durata de viață a produsului final.
Eșantioane și instrumente de depanare pot fi solicitate la
