Модуль питания с выходным напряжением 3,3 вольта

Содержание

Питание светодиодов, блок питания для светодиодов

Модуль питания с выходным напряжением 3,3 вольта

Постоянные читатели часто интересуются, как правильно сделать питание для светодиодов, чтобы срок службы был максимален. Особенно это актуально для led  неизвестного производства с плохими техническими характеристиками или завышенными.

По внешнему виду и параметрам  невозможно определить качество. Частенько приходится рассказывать как рассчитать блок питания для светодиодов, какой лучше купить или сделать своими руками. В основном рекомендую купить готовый, любая схема после сборки требует проверки и настройки.

  • 1. Основные типы
  • 2. Как сделать расчёт
  • 3. Калькулятор для расчёта
  • 4. Подключение в автомобиле
  • 5. Напряжения питания светодиодов
  • 6. Подключение от 12В
  • 7. Подключение от 1,5В
  • 8. Как рассчитать драйвер
  • 9. Низковольтное от 9В до 50В
  • 10. Встроенный драйвер, хит 2016
  • 11. Характеристики

Основные типы

Светодиод – это полупроводниковый электронный элемент, с низким внутренним сопротивлением.

Если подать на него стабилизированное напряжение, например 3V, через него пойдёт большой ток, например 4 Ампера, вместо требуемого 1А.

Мощность на нём составит 12W, у него сгорят тонкие проводники, которыми подключен кристалл. Проводники отлично видно на цветных и RGB диодах, потому что на них нет жёлтого люминофора.

Если блок питания для светодиодов  12V со стабилизированным напряжением, то для ограничения тока последовательно устанавливают резистор.

Недостатком такого подключения будет более высокое потребление энергии, резистор тоже потребляет некоторую энергию. Для светодиодных аккумуляторных фонарей на 1,5В применять такую схему нерационально.

Количество вольт на батарейке быстро снижается, соответственно будет падать яркость.  И без повышения минимум до 3В диод не заработает.

Этих недостатков  лишены специализированные светодиодные драйвера на ШИМ контроллерах. При изменениях напряжения  ток остаётся постоянным.

Как сделать расчёт

Чтобы рассчитать блок питания для светодиодов необходимо учитывать 2 основных параметра:

  1. номинальная потребляемая мощность или желаемая;
  2. напряжение падения.

Суммарное энергопотреблением подключаемой электрической цепи не должно превышать  мощности блока.

Падения напряжения зависит от того, какой свет излучает лед чип. Я рекомендую покупать фирменные LED, типа Bridgelux, разброс параметров у них минимальный. Они гарантированно держат заявленные характеристики и имеют запас по ним.

Если покупаете на китайском базаре, типа Aliexpress, то не надейтесь на чудо, в 90% вас обманут и пришлют барахло с параметрами в 2-5 раз хуже. Это многократно проверяли мои коллеги, которые заказывали недорогие LED 5730 иногда по 10 раз. Получали они SMD5730 на 0,1W, вместо 0,5W.

Это определяли по вольтамперной-характеристике.

Пример различной яркости кристаллов

К тому же у дешевых разброс параметров очень большой. Что бы  это определить в домашних условиях своими руками, подключите их последовательно 5-10 штук. Регулирую количество вольт, добейтесь чтобы они слегка светились.

Вы увидите, что часть светит ярче, часть едва заметно. Поэтому некоторые в номинальном рабочем режиме будут греться сильнее, другие меньше.

Мощность будет на них разная, поэтому самые нагруженные выйдут из строя раньше остальных.

Калькулятор для расчёта

Для удобства читателей опубликовал онлайн калькулятор для расчёта резистора для светодиодов при подключении к стабильному напряжению.

Калькулятор учитывает 4 параметра:

  • количество вольт на выходе;
  • снижение напряжения на одном LED;
  • номинальный рабочий ток;
  • количество LED в цепи.

Подключение в автомобиле

..

При заведенном двигателе бывает в среднем 13,5В — 14,5В, при заглушенном12В — 12,5В. Особые требования при включении в автомобильный прикуриватель или бортовую сеть.

Кратковременные скачки могут быть до 30В. Если у вас используется токоограничивающее сопротивление, то сила тока возрастает прямо пропорционально повышению напряжению питания светодиодов.

По этой причине лучше ставить стабилизатор на микросхеме.

Недостатком использования светодиодных драйверов в авто может быть появление помех на радио в УКВ диапазоне. ШИМ контроллер работает на высоких частотах и будет давать помехи на ваш радиоприёмник. Можно попробовать заменить на другой или линейный типа стабилизатор тока LM317 для светодиодов. Иногда помогает экранирование металлом и размещение подальше от головного устройства авто.

Напряжения питания светодиодов

Из таблиц видно, для маломощных на 1W, 3W этот показатель  2В для красного, желтого цвета, оранжевого. Для белого , синего, зелёного он от 3,2В до 3,4В. Для мощных от 7В до 34В. Эти циферки придется использовать для расчётов.

Подключение от 12В

Одно из самых распространенных напряжений это 12 Вольт, они присутствуют в бытовой  технике, в автомобиле и автомобильной электронике. Используя 12V можно полноценно подключить 3 лед диода. Примером служит светодиодная лента на 12V, в которой 3 штуки и резистор подключены последовательно.

Пример на диоде 1W,  его номинальный ток 300мА.

  • Если на одном LED падает 3,2В, то для 3шт получится 9,6В;
  • на резисторе будет 12В – 9,6В = 2,4В;
  • 2,4 / 0,3 = 8 Ом номинал нужного сопротивления;
  • 2,4 * 0,3 = 0,72W будет рассеиваться на резисторе;
  • 1W + 1W + 1W + 0,72 = 3,72W полное энергопотребление всей цепи.

Аналогичным образом можно вычислить и для другого количества элементов в цепи.

Подключение от 1,5В

Источник питания для светодиодов может быть и простой пальчиковой батарейкой на 1,5В. Для LED диода требуется обычно минимум 3V, без стабилизатора тут никак не обойтись. Такие специализированные светодиодные драйвера используются в  ручных фонариках на Cree Q5 и Cree XML T6. Миниатюрная микросхема повышает количество вольт до 3V и стабилизирует  700мА. Включение от 1.

5 вольт при помощи токоограничивающего сопротивления невозможно. Если применить две  батареи на  1.5 вольт, соединив их последовательно, получим 3В. Но батарейки достаточно быстро разряжаются,  а яркость будет падать еще быстрее. При 2,5В емкости в батареях останется еще много, но диод уже практически потухнет.

А светодиодный драйвер будет поддерживать номинальную яркость даже при 1В.

Обычно такие модули заказываю на Aliexpress,  у китайцев  стоят 50-100руб, в России они дороговаты.

Как рассчитать драйвер

Чтобы рассчитать драйвер питания для светодиодов со стабильным током:

  1. составьте на бумаге схему подключения;
  2. если драйвер китайский, то желательно проверить выдержит он заявленную мощность или нет;
  3. учитывайте, что для разных цветов (синий, красный, зеленый) разное падение вольт;
  4. суммарная мощность не должна быть выше, чем у источника тока.

Нарисуйте схему включения, на которой распределите элементы, если они подключены не просто последовательно, а комбинировано с параллельным соединением.

На китайском блоке питания неизвестного производителя мощность может быть значительно ниже. Они запросто  указывают максимальную пиковую мощность, а не номинальную долговременную. Проверять сложнее, надо предельно нагрузить блок питания и замерить параметры.

Для третьего пункта используйте примерные таблицы для  1W,3W, 5W, 10W, 20W, 30W, 50W, 100W, которые приведены выше. Но больше доверяйте характеристикам, которые вам дал продавец. Для однокристальных бывает 3V, 6V, 12V.

Если энергопотребление цепи  в сумме  превысит номинальную мощность  источника питания, то ток просядет и увеличится нагрев. Он восстановится до нормального уровня, если снизить нагрузку.

Для светодиодных лент сделать расчёт очень просто. Измерьте количество Ватт на 1 метр и умножьте на количество метров. Именно измерьте, в большинстве случаем мощность завышена и вместо 14,4 Вт/м получите 7 Вт/м. Ко мне слишком часто обращаются с такой проблемой разочарованные покупатели.

Низковольтное от 9В до 50В

Кратко расскажу, что использую для включения для блоков на 12В, 19V, 24В и  для подключения к автомобильным 12В.

Чаще всего покупаю готовые модули на ШИМ микросхемах:

  1. бывают повышающие, например, на входе 12V, на выходе 22В;
  2. понижающие, например из 24В до 17В.

Не всем хочется тратить большую денежку на покупку готового прожектора для авто, светодиодного светильника или заказывать готовый драйвер. Поэтому обращаются ко мне, что бы из подручных комплектующих собрать что-нибудь приличное. Цена таких модулей начинается от 50руб до 300руб за модель на 5А с радиатором. Покупаю заранее по несколько штук, расходятся быстро.

Больше всех популярен вариант на линейной ИМС LM317T LM317, простой, надежный устаревший.

Очень популярны модели на LM2596, но она уже устарела и советую обратить внимание на более современное с хорошим КПД. Такие блоки имеют от 1 до 3 подстроечных сопротивлений, которыми можно настроить любые параметры до 30В и до 5А.

Встроенный драйвер, хит 2016

В начале 2016 года стали набирать популярность светодиодные модули и COB диоды с интегрированным драйвером. Они включаются сразу в сеть 220В, идеальный вариант для сборки светотехники своими руками. Все элементы находятся на одной теплопроводящей пластине.

ШИМ контроллеры миниатюрные, благодаря хорошему контакту с системой охлаждения. Тестировать надежность и стабильность еще не приходилось, первые отзывы появятся минимум через полгода использования. Уже заказал самую дешевую и доступную модель COB на 50W.

Чтобы найти такие на китайском базаре Алиэкспресс, укажите в поиске «integrated led driver».

Характеристики

Глобальная проблема, это подделка светодиодов Cree и Philips в промышленных масштабах. У китайцев для этого есть целые предприятия, внешне копируют на 95-99%, простому покупателю отличить невозможно. Самое плохое, когда такую подделку вам продают под видом оригинального Cree T6.

Вы будете подключать поддельный по техническим спецификациям оригинального. Подделка имеет характеристики в среднем на 30% хуже. Меньше световой поток, ниже максимальная рабочая температура, ниже энергопотребление.

Про обман вы узнаете очень не скоро, он проработает примерно в 5-10 раз меньше настоящего, особенно на двойном токе.

Недавно измерял световой поток своих фонариков на левых Cree производства  LatticeBright. Доставал всю плату с драйвером и ставил в фотометрический шар. Получилось 180-200 люмен, у оригинала 280-300лм. Без серьезного оборудования, которое преимущественно есть в лабораториях, вы не сможете измерить, соответственно узнать правду.

Иногда попадаются разогнанные диоды,  сила тока на которых на 30%-60% выше номинальной, соответственно и мощность.

Недобросовестный производитель, особенно  подвально-китайский пользуется тем, что срок службы трудно измерить в часах.

Ведь никто не засекает отработанное время, а когда светильник или светодиодный прожектор выйдут из строя продавца уже не найти. Да и искать бессмысленно, срок гарантии на такую продукцию дают всегда меньше периода службы.

Download Premium WordPress Themes FreeDownload WordPress ThemesDownload WordPress Themes FreeDownload WordPress Themes FreeZG93bmxvYWQgbHluZGEgY291cnNlIGZyZWU=Premium WordPress Themes Download

Источник: http://led-obzor.ru/pitanie-svetodiodov-blok-pitaniya-dlya-svetodiodov

Самая простая гирлянда из светодиодов на 3 вольта. С 3 вольт на 12 вольт

Модуль питания с выходным напряжением 3,3 вольта

С помощью данного преобразователя напряжения можно получить 220 вольт от аккумуляторной батареи, напряжением 3.7 вольт. Схема не сложная и все детали доступы, этим преобразователям можно запитать энергосберегающую или светодиодную лампу. К сожалению более мощные приборы подключить не получится, так как преобразователь маломощный и больших нагрузок не выдержит.

Итак, для сборки преобразователя нам понадобится:

  • Трансформатор от старого зарядного устройства для телефона.
  • Транзистор 882P или его отечественные аналоги КТ815, КТ817.
  • Диод IN5398, аналог КД226 или вообще любой другой рассчитанный на обратный ток до 10 вольт средней или большой мощности.
  • Резистор (сопротивление) на 1 кОм.
  • Макетная плата.

Еще естественно понадобится паяльник с припоем и флюсом, кусачки, провода и мульти метр (тестер). Можно конечно изготовить и печатную плату, но для схемы из нескольких деталей не стоит тратить время на разработку разводки дорожек их прорисовку и травление фольгированного текстолита или гетинакса. Проверяем трансформатор.

Плата старого зарядного устройства.

Аккуратно выпаиваем трансформатор.

Дальше нам надо проверить трансформатор и найти выводы его обмоток. Берем мультиметр, переключаем его в режим омметра. По очереди проверяем все выводы, находим те которые парой «звонятся» и записываем их сопротивления.1. Первая 0,7 Ом.

2. Вторая 1,3 Ом.

3. Третья 6,2 Ом.

Та обмотка, у которой наибольшее сопротивление была первичной, на нее подавалось 220 В. В нашем устройстве она будет вторичной, то есть выходом. С остальных снималось пониженное напряжение.

У нас они будут служить как первичная (та, которая с сопротивлением 0,7 ом) и часть генератора (с сопротивлением 1,3).

Результаты замеров у разных трансформаторов могут отличаться, нужно ориентироваться на их соотношение между собой.

Схема устройства

Как видите она простейшая. Для удобства мы пометили сопротивления обмоток. Трансформатор не может преобразовывать постоянный ток. Поэтому на транзисторе и одной из его обмоток собран генератор. Он подает пульсирующее напряжение от входа (батареи) на первичную обмотку, напряжение около 220 вольт снимается с вторичной.

Собираем преобразователь

Берем макетную плату.

Устанавливаем трансформатор на нее. Выбираем резистор в 1 килоом. Вставляем его в отверстия платы, рядом с трансформатором. Загибаем выводы резистора так чтобы соединить их с соответствующими контактами трансформатора. Припаиваем его.

Удобно при этом закрепить плату в каком ни будь зажиме, как на фото, чтобы не возникала проблема недостающей «третьей руки». Припаянный резистор. Лишнюю длину вывода обкусываем. Плата с обкусанными выводами резистора. Дальше берем транзистор.

Устанавливаем его на плату с другой стороны трансформатора, так как на скриншоте (расположения деталей я подобрал так, чтобы было удобнее их соединять согласно принципиальной схеме). Изгибаем выводы транзистора. Припаиваем их. Установленный транзистор. Берем диод.

Устанавливаем его на плату параллельно транзистору. Припаиваем. Наша схема готова.

Припаиваем провода для подключения постоянного напряжения (DC input). И провода для съема пульсирующего высокого напряжения (AC output).

Для удобства провода на 220 вольт берем с «крокодилами».

Наше устройство готово.

Тестируем преобразователь

Для того чтобы подать напряжение выбираем аккумулятор на 3-4 вольта. Хотя можно использовать и любой другой источник питания.

Припаиваем провода входа низкого напряжения к нему, соблюдая полярность. Замеряем напряжение на выходе нашего устройства. Получается 215 вольт.

Внимание. Не желательно прикасаться к деталям при подключенном питании. Это не столь опасно, если у вас нет проблем со здоровьем, особенно с сердцем (хотя две сотни вольт, но ток слабый), но неприятно «пощипать» может.Завершаем тестирование, подключив люминесцентную энергосберегающую лампу на 220 вольт. Благодаря «крокодилам» это несложно сделать без паяльника. Как видите, лампа горит.

Наше устройство готово.Совет.Увеличить мощность преобразователя можно установив транзистор на радиатор.Правда емкости аккумулятора хватит не на долго. Если вы собираетесь постоянно использовать преобразователь, то выберите более емкую батарею и сделайте для него корпус.

Смотрите видео

Источник: https://xn----7sbeb3bupph.xn--p1ai/volt/s-3-volt-na-12-volt.html

Применение LM2596 в устройствах и разводка платы

Модуль питания с выходным напряжением 3,3 вольта

31.05.2014

В прошлой статье я говорил о готовом преобразователе на базе этой микросхемы. Теперь поговорим о внедрении микросхемы в своё устройство: необходимые элементы обвязки, рекомендации по выбору номиналов и разводке платы, и всё такое.

Расчёт элементов обвязки для импульсного источника питания

Для начала, определимся с входным и выходным напряжением, а также выходным током. Пускай это будет 12 вольт –> 3.3 вольт при 3А. Значит, разница напряжений вход–выход составит порядка 9 вольт.

Сначала подбираем индуктивность. Её значение зависит от тока (при маленьком — 6, при большом — 11), но в среднем — 8 микрогенри на 1 вольт разницы напряжений вход–выход. Так что нам понадобится дроссель на 9 вольт * 8 мкГн/вольт = 72 мкГн — ближайшее значение 68 мкГн, но стоит взять больше. Предельный постоянный ток катушки должен быть больше выходного тока микросхемы.

Если вы собрались самостоятельно изготовить дроссель — сначала следует его рассчитать.Первое — это выбор подходящего провода. Исходите из плотности 6 А/мм2, т.е. в нашем случае понадобится провод сечением 0.5мм2.

Правильнее если это будет многожильный провод или литцендрат — уменьшатся потери на скин–эффект. Я предлагаю использовать плотность меньше обычных 8 А/мм2, поскольку охлаждение будет затруднено (т.к.

катушку надо будет залить каким–то клеем или компаундом), но ещё важнее что эффективное сечение провода уменьшится из–за скин–эффекта.

Теперь рассчитываем сам сердечник, воспользуемся его справочными данными. Нас интересует параметр Al — он показывает индуктивность в нГн на квадратный виток. Т.е. необходимое число витков будет равно корню из (требуемая индуктивность)/Al. Допустим, Epcos R10x6x4 из материала N87 имеет Al = 900нГн/вит2.

Значит, для получения индуктивности 72мкГн нужно намотать 9 витков. Однако, сердечник может не выдержать получающееся магнитное поле, и уйти в насыщение.

Также, поскольку дроссель работает с ненулевой постоянной составляющей тока, нужно либо пропиливать небольшой зазор в сердечнике, либо использовать сердечник из порошкового железа.

Теперь нужно выбрать выходной конденсатор. Таблица ёмкостей приведена в даташите, я продублирую её здесь.

Выбор диода — самое простое. Нужно применить диод Шоттки или Ultrafast с предельным током минимум на 30% больше максимального тока индуктивности, и пробивным напряжением минимум на 25% больше максимального напряжения питания.

Выходной ток и напряжение

Модуль обеспечивает до 3 ампер (по даташиту — до 3.4 ампер, но стоит ограничиться меньшим. Мы не знаем параметров диода и дросселя — они могут быть выбраны на пределе). Впрочем, мы можем сами вычислить это значение.

Эффективность в режиме 12В –> 5В @ 3А составляет 80%. Проводим термодинамические расчёты: площадь платы конвертера равна 9см2, к тому же плата двухсторонняя. Значит, термосопротивление «кристалл — окружающая среда» будет равно примерно 35 град/Вт.

Температура кристалла не должна быть выше 150 градусов. При температуре окружающей среды в 25 градусов это градиент в 125 градусов, который соответствует выделению тепла в 125/35 = 3.57Вт. Это — те 20% энергии, которые остались внутри кристалла. На нагрузку ушли остальные 80%, т.е. 14.3Вт. При напряжении 5 вольт это ток 2.9 А.

КПД преобразователя сильно зависит от напряжения нагрузки (при 3.3В — до 75%, при 5В — до 80%, при 12В — до 90%, при 20В — до 95%), и немного зависит от входного — её максимум достигается при питании 20–30 вольтами.

Конечно, нет никакого смысла гонять конвертер при небольшой разнице напряжений — его эффективность падает до 70%.

Для получения большой мощности установите микросхему на радиатор, или примените двухстороннюю плату (а лучше — ещё больше слоёв меди), и соедините эти слои множеством переходных отверстий.

У модуля есть вход выключения, при котором устройство переходит в режим stand–by и потребляет меньше 0.1мА.

Конвертер качественно следит за точностью напряжения нагрузки — на всём диапазоне входных напряжений выходное не отклоняется сильнее 0.1%. Для установки выходного напряжения необходимо использовать резистивный делитель, дающий на вход feedback точно 1.23В. В нерегулируемых версиях такой делитель встроен в микросхемы.

Высокая частота преобразования (150 кГц) позволяет использовать индуктивность и конденсатор небольшого номинала и размера, правда не получится поставить самый дешёвый дроссель (материал дросселя должен иметь маленькую площадь петли гистерезиса, иначе на каждом цикле перемагничивания будет рассеиваться много тепла). Видимо, китайцы как раз на нём экономят — потому что он ощутимо греется на 3 амперах.

Неизвестен предельный ток этого дросселя, а он очень важен — даже при небольшом превышении сердечник дросселя уйдёт в насыщение, срезая фронты и обогащая сигнал высшими гармониками. Выходной конденсатор в их версии преобразователя поставлен точно не low ESR, поэтому фильтровать их он будет плохо. Имеет смысл зашунтировать выход керамикой около 1мкФ, установленной как можно ближе к выходу.

В устройстве присутствует несколько защит. Когда температура кристалла превышает предел 150 градусов, срабатывает термозащита и транзистор выключается. Также есть слежение за выходным током — при его превышении (выше 4.

6А) устройство переходит на более низкую частоту, уменьшая потери в транзисторе, но при этом немного портится выходное напряжение. Этот порог немного увеличиватся с ростом его температуры, но не заходит за предел 4.8А.

Некоторые замечания по применению

Линию feedback располагайте как можно дальше от индуктивности, и ни в коем случае не залезайте ей в магнитный поток рассеяния дросселя — на неё наведутся помехи, которые вполне могут вывести стабилизатор в режим генератора. Резисторы задания напряжения в случае adj версии нужно располагать ближе к входу feedback микросхемы, чем к индуктивности.

Необходимо обеспечить кратчайший путь прохождения большого тока, особенно ВЧ (диод, дроссель и конденсатор). Входной и выходной конденсаторы желательно расположить как можно ближе к конвертеру, а диод и дроссель — вообще вплотную к ней и близко друг у другу.

Нельзя водить эти проводники петлями, следует обеспечить малоиндуктивный путь. Например, подойдут короткие толстые проводники, а ещё лучше — целые плоскости меди.

Более того, можно сделать двухстороннюю плату, тогда землю можно провести по нижней стороне платы, а все плюсовые проводники — по верхней.

Заодно такие обширные медные плоскости обеспечат хорошее «испарение» тепла.

Дроссель используйте с как можно меньшим потоком рассеяния — т.е. стержневые не подходят. Подходящими будут тороидальные или броневые, несколько хуже — Ш–типа.

Время срабатывания диода очень важно. Нужно использовать Шоттки (у них ещё и маленькое падение напряжения), либо UltraFast. Слишком быстрые ВЧ диоды тоже плохи — они генерируют широкий спектр помех.

Товарищ stalker29218 сделал на LM2596 аудиоусилитель D-класса, просто подавая аудиосигнал на вход Feedback, и назвал эту микросхему «холодным транзистором».

Необычный подход, однако вряд ли стоит повторять эту конструкцию; хотя ничего волшебного тут нет, поскольку по сути — эта микросхема работает просто ШИМ-драйвером, управляемым напряжением.

Такая схемотехника хороша и в усилителе (без обратной связи), и в стабилизаторе напряжения (будучи охваченной петлёй ООС) — это доказательство того, что на вход Feedback можно подавать что вам заблагорассудится (сверяясь с даташитом на LM2596, чтобы не выйти за пределы)

Плавное включение

Интересен режим замедленного старта: на вход ON/OFF подключается RC–цепь (заряжаемая напряжением питания), и регулятор включается только после заряда конденсатора. Задержка пропорциональна постоянной времени RC–цепи.

Это очень удобно при наличии нескольких одинаковых конвертеров, питающихся одним источником, поскольку при включении такой конвертер потребляет много энергии на заряд выходного конденсатора.

Этот вариант также описан в даташите на LM2596.

Также к нему может быть подключен мощный потребитель с большим пусковым током (например, какой–либо двигатель), и одновременное включение всех таких цепей вызовет сильноточный импульс, сажая источник питания. Поэтому такие конвертеры будет правильным включать с разной задержкой — например, с разным номиналом резистора времязадающей RC–цепи.

Я использовал его во многих устройствах, и могу порекомендовать для максимально широкого применения. Конечно, при изготовлении изделия в конечном варианте логичнее будет не повторять этот регулятор на плате, а использовать более интересные stepdown-микросхемы вроде L5973D или ST10S.

Теперь о минусах преобразователя

  1. Необходим внешний диод. Непонятно, почему его нельзя было сразу поместить внутрь корпуса.
  2. Конвертер простой и дешёвый, поэтому применён биполярный транзистор который и обуславливает не очень большую эффективность прибора. Если нужны малые потери — перейдите на что–то с полевым ключом внутри, а может и с встроенным диодом.

    Хотя можно поставить большой радиатор и добиться бОльшей выходной мощности.

  3. Нет модуляции рабочей частоты, как «у взрослых». Без хаотического размытия частоты нельзя добиться низких значений ВЧ–выбросов и радиошума.
  4. Частота всё–таки не слишком высокая.

    Существуют драйверы и с частотой 1МГц — им нужен совсем микро–дроссель, но возникают проблемы выбора ВЧ комплектующих вроде транзистора и диода.

  5. Существуют микросхемы на полевых транзисторах с синхронным преобразованием (т.е. полумост), они гораздо экономичнее.

С другой стороны, все минусы уравновешиваются тем что это одна из самых простых и дешёвых микросхем для импульсных источников питания, и она подходит практически для любых не очень ответственных применений.

Применение LM2596 в устройствах и разводка платы Ссылка на основную публикацию

Источник: http://catethysis.ru/lm2596-tips-and-tricks/

Стабилизаторы напряжения или как получить 3,3 вольта | Академия робототехники

Модуль питания с выходным напряжением 3,3 вольта

Исходные данные:  мотор-редуктор рабочее напряжение у которого 5 Вольт при токе 1 А и микроконтроллер ESP-8266 с чувствительным на изменение рабочим напряжением питания 3,3 Вольт и с пиковым током до 600 миллиампер. Все это необходимо учесть и запитать от одной аккумуляторной литий-ионной батареи 18650 напряжением 2,8 -4,2 Вольт.

Собираем схему приведенную ниже:  аккумулятор литий-ионный 18650 напряжением 2К,8 -4,2 Вольт без внутренней схемы зарядного устройства  -> присоединяем  модуль на микросхеме TP4056 предназначенный для зарядки литий-ионных аккумуляторов с функцией ограничения разряда аккумулятора до 2,8 Вольт и защитой от короткого замыкания (не забываем что этот модуль запускается при включенном аккумуляторе и кратковременной подачи питания 5 Вольт на вход модуля от USB зарядного устройства, это позволяет не использовать выключатель питания, ток разряда в ждущем режиме не очень большой и при долгом не использования всего устройства оно само выключиться при падении напряжения на аккумуляторе ниже 2,8 Вольт)

К модулю TP4056  подключаем модуль на микросхеме  MT3608  — повышающий DC-DC (постоянного в постоянный ток) стабилизатор и преобразователь напряжения с 2,8 -4,2 Вольт аккумулятора до стабильных 5 Вольт 2 Ампера — питания мотор-редуктора.

Параллельно к выходу модуля MT3608 подключаем понижающий DC-DC стабилизатор-преобразователь на микросхеме MP1584 EN предназначенный для стабильного питания 3,3 Вольта 1 Ампер микропроцессора ESP8266.

Стабильная работа ESP8266 очень зависит от стабильности напряжения питания. Перед подключением последовательно модулей DC-DC стабилизаторов-преобразователей не забудьте настроить переменными сопротивлениями нужное напряжение, поставьте конденсатор параллельно клеммам мотор-редуктора что бы тот не создавал высокочастотных помех работе микропроцессору ESP8266.

Как видим из показаний мультиметра при присоединении мотор-редуктора напряжение питания микроконтроллера ESP8266 НЕ ИЗМЕНИЛОСЬ!

Зачем нужен СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ. Как использовать стабилизаторы напряжения
Знакомство со стабилитронами, расчет параметрического стабилизатора; использование интегральных стабилизаторов; конструкция простого тестера стабилитронов и другое.

AMS1117 Технический паспорт

НаименованиеAMS1117Kexin Промышленные 
ОписаниеЛинейный регулятор напряжения DC-DC с малым внутренним падением напряжения, выход 800мА, 3.3В, SOT-223С  управляемым или фиксированным режимом регулирования 
AMS1117 Технический паспорт PDF (datasheet) :    
Характеристики:— максимальная стабилизация при полной нагрузке по току;— быстрая переходная характеристика;— защита по выходу при превышении  тока нагрузки;— встроенная тепловая защита;— низкий уровень шума— регулируемое или фиксированное напряжение 1.5 Вольт, 1.8 Вольт, 2.5 Вольт, 1.9 Вольт, 3.3 Вольт, 5 Вольт.
НаименованиеRT9013Richtek технологии 
ОписаниеСтабилизатор-преобразователь на нагрузку с током потребления 500мА, с малым падением напряжения, низким уровенем собственных шумов, сверхбыстродействующий, с защитой выхода по току и от короткого замыкания, CMOS LDO.  
RT9013 PDF Технический паспорт (datasheet) :
Общее описаниеRT9013 представляет собой высокопроизводительный, 500mA LDO регулятор напряжения, с высоким PSRR и ультра-малым падением напряжения. Идеально подходит для портативных RF и беспроводных устройств с высокими требованиями к производительности и пространству размещения.Особенности:Широкий диапазон входного рабочего напряжения: 2.2 Вольт — 5.5 Вольт смалым падением напряжения: 250 мВ при нагрузке 500 мА.Низкий уровень собственных шумов для применения RF.Сверхбыстрая реакция на переходные процессы в нагрузке.Термическое отключение и защита по току.Необходим на выходе  конденсатор 1 мкФ.

MP1584EN Технический паспорт

НаименованиеMP1584ENМонолитные Power Systems 
Описание3А, 1.5MHz, 28В Step-Down конвертер
MP1584EN Технический паспорт PDF (datasheet) :
Image Info: [MPS] MP1584MP1584 представляет собой высокочастотный 1.5 мГц понижающий стабилизатор-преобразователь DC-DC (постоянный в постоянный ) напряжения с интегрированным выходным МОП-транзистором. Он обеспечивает выходной ток 3A с текущим контролем стабильности,  быстрым реагированием  и легкой компенсацией напряжения.Диапазон входного напряжения от 4.5 Вольт до 28 Вольт охватывает большинство  понижающих приложений, в том числе в автомобильной сфере. 100 мкА оперативный ток покоя позволяет использовать модуль в спящем режиме от батарейного питания. Эффективность преобразования в широком диапазоне нагрузки достигается путем уменьшения частоты переключения при малой нагрузке, чтобы уменьшить потери при коммутации  затвора выходного транзистора.mp1580DC-DC преобразователь MP1584 ()

*Описание MP1584EN

**Приобрести можно в магазине Your  Cee

MP2307 Технический паспорт

НаименованиеMP2307Монолитные Power Systems 
Описание3A, от 4.75 Вольт до 23 Вольт, 340KHz,   понижающий преобразователь
MP2307 Спецификация PDF (datasheet) :
Image Info: [MPS] MP2307MP2307 представляет собой монолитный синхронный понижающий стабилизатор-преобразователь DC-DC (постоянный в постоянный ) . Устройство объединяет 100 миллионов МОП-транзисторов, которые обеспечивают 3A постоянного тока нагрузки в широком рабочем входном напряжении от 4.75 Вольт до 23 Вольт.  Регулируемый плавный пуск предотвращает броски тока при включении/отключении, ток питания ниже 1 мкА. Это устройство, доступный в SOIC корпусе с 8 выводами, обеспечивает очень компактное решение системы с минимальной зависимостью от внешних компонентов.1. Термостойкий  8-контактный SOIC корпус.2. 3A — непрерывный выходной ток 4A — пиковый выходной ток.3. Широкий диапазон рабочего входного напряжении от 4.75 Вольт до 23 Вольт.

MP2307N

*Приобрести можно в магазине Your  Cee

LM2596 Технический паспорт

НаименованиеLM2596Во-первых компонентов Международной 
ОписаниеПростой понижающий стабилизатор-преобразователь питания 3A с внутренней частотой 150 кГц 
LM2596 Технический паспорт PDF (datasheet) :
ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕСерия LM2596 регуляторов напряжения является монолитными интегральными микросхемами , которые обеспечивают все активные функции понижающего импульсного стабилизатора-преобразователя электропитания, способный управлять нагрузкой до 3A с отличной линейной регулировкой напряжения на нагрузке. Эти устройства доступны с фиксированными выходными стабилизированными напряжениями 3.3 Вольт, 5 Вольт, 12 Вольт, и с регулируемым выходным стабилизированным напряжением от  1.2 Вольт до 37 Вольт. Термическое отключение и защита по току.Внутренняя схема микросхемы:Типичное подключение: DC–DC преобразователь LM2596
НаименованиеMC34063AКрыло Шинг International Group 
ОписаниеDC-DC управляемый преобразователь
MC34063A Технический паспорт PDF (datasheet) :
ОПИСАНИЕMC34063A представляет собой монолитную схему управления , содержащую основные функции , необходимые для преобразователей постоянного тока в постоянный ток.ОСОБЕННОСТИРабота от  0.3 Вольт до 40Вольт.Низкое потребление в режиме ожидания.Выходная защита по току до 1.5A.Регулируемая рабочая частота до 42kHz.Точность 2% от заданного значения.Применение: DC-DC преобразователь

XL6009 Технический паспорт

НаименованиеXL6009XLSEMI 
Описание4A, 400kHz, входное напряжение 5~32V / выходное напряжение 5~35V, коммутируемый повышающий преобразователь DC / DC
XL6009 Технический паспорт PDF (datasheet) :
Готовый модуль повышающего преобразователя напряжения XL6009Общее описаниеXL6009 является повышающим преобразователем постоянного в постоянный ток с широким диапазоном входного напряжением,  который способен генерировать положительное или отрицательное выходное напряжение. Повышающий DC / DC конвертер  XL6009 служит для поднятия напряжения. Используется при подаче питания к ESP8266, Arduino и других микроконтроллеров от аккумулятора или блока питания с низким напряжением. А также для питания подключенных сенсорных и исполнительных модулей  к ESP8266, Arduino и другим микроконтроллерам  работающих от напряжения  выше 3.3 Вольт прямо от источника питания самого контроллера.Характеристики:

  • Входное напряжение 5~32V
  • Выходное напряжение 5~35V
  • Входной ток 4А (макс), 18мА без нагрузки
  • Конверсионная эфективность более 94%
  • Частота 400кГц
  • Габариты 43x14x21мм

Таблица характеристик при различных напряжениях:

Входное, VВыходное, Vсила тока, Aмощность,Вт
5120,89,6
7,4121,518
1215230
1216232
12181,628,8
12191,528,5
1224124
3120,44,8

Повышающий преобразователь напряжения XL6009 ()

http://dwiglo.ru/mp2307dn-PDF.html

Китайские стабилизаторы для самоделкиных. Часть 1.

Китайские стабилизаторы для самоделкиных. Часть 2.

Китайские стабилизаторы для самоделкиных. Часть 3.

Источник: https://mirrobo.ru/micro/stabilizatory-napryazheniya-ili-kak-poluchit-33-volta/

Универсальный понижающий преобразователь напряжения на LM2596

Модуль питания с выходным напряжением 3,3 вольта

Универсальный понижающий преобразователь напряжения.

Характеристики от продавца:

  • Питание: 5-35 В (постоянный ток)
  • Выход: 1,25-30 В, 3 А (макс. 4 А). Для >15 Вт требуется теплоотвод
  • Постоянное напряжение (CV)
  • Постоянный ток (CC)
  • Индикация заряда
  • Предполагаемые способы использования:
    • Преобразователь для питания LED-ламп, лент и т.п.
    • Зарядка аккумуляторов постоянным током и напряжением с минимальной индикацией

Плата очень маленькая, влазит в спичечный коробок.

Моё применение — простейший маломощный лабораторный источник питания.  Ещё одну такую плату поставил в зарядное устройство для литиевой батареи шуруповёрта.

Постоянное напряжение

Устройство здесь выполняет роль стабилизатора напряжения. На вход подаём постоянное напряжение от 5 В до 35 В. На выходе получаем заранее заданное постоянное напряжение от 1,25 В до 30 В.

Выходное напряжение не может быть больше входного минус некоторая разница (не менее 2 В).

Таким образом, после настройки выходного напряжения Uвых входное Uвх можно менять в диапазоне примерно от Uвх + 2В до 35 В, выходное напряжение при этом не будет меняться.

Постоянный ток

Пока ток не превышает заданного максимума, плата выполняет роль стабилизатора напряжения, ток может быть любым, напряжение — строго заданное.

Как только ток пытается подняться выше заданного, начинает работать ограничитель тока. Ток на выходе при этом фиксированный, а напряжение понижается так, чтобы через нагрузку шёл этот максимальный ток.

Получается, что ни напряжение, ни ток не выходят за установленные значения.

Например, если по расчетам выходит, что выходной ток должен быть 2,5 А (например, при заданном Uвых = 5 В и нагрузке 2 Ом), но плата настроена на ограничение в 2 А, то на выходе будет 2 А и напряжение 4 В (2 А * 2 Ом), при этом будет гореть индикатор ограничения.

Если теперь повысить сопротивление нагрузки до 3 Ом, то ток в выходной цепи будет идти без ограничений, напряжение снижаться не будет и будет равно заданному, ток —  5 В / 3 Ом = 1,67 А. Индикатор при этом гореть не будет.

Для настройки максимального тока закорачиваем выход через мультиметр в режиме измерения большого тока, обычно с пределом 10 А, которого здесь хватит с запасом, и выставляем крутилкой на плате необходимый ток.

Индикация заряда

Этот индикатор горит, пока ток в выходной цепи выше заданного значения. Это значение устанавливается относительно максимального тока. При установке большого максимального тока (единицы ампер) может не получиться установить индикацию на маленький ток (единицы и десятки мА).

Опыт применения

Попробовал в качестве CC+CV зарядки для лития. Фазы CC и CV работают, но процесс зарядки в конце не останавливается, просто гаснет индикатор заряда.

Если конечное напряжение заряда устанавливать заведомо ниже предела для аккумулятора, ничего плохого в такой зарядке нет, в конце ток просто очень медленно упадёт до нуля.

Но лучше реализовать на выходе ключ (реле, полевик), который бы отрубал зарядку при падении тока до заданного значения.

Еще один вариант использования — обычное зарядное устройство, за счёт низких пульсаций на выходе, довольно качественное. У меня как раз начал шалить зарядник от планшета — тач при зарядке плохо работал.

Эксперимент оказался удачным, пульсации на выходе достаточно низкие, при зарядке планшета от этой платы всё работало нормально.

Конечно, придётся также иметь/купить адаптер питания с выходным напряжением примерно от 9 В до 35 В и мощностью выше необходимой для заряжаемого устройства с запасом.

При большом токе и низком напряжении на выходе этот преобразователь сильно греется. Хотя по инструкции радиатор нужно ставить от 15 Вт, проблемы начинаются гораздо раньше, например уже при 5 В / 1 А. Можно поставить радиатор, но он должен быть с выпуклой контактной площадкой, возможно придётся его стачивать.

Никаких приспособлений для крепления радиатора на плате нет, придётся клеить на теплопроводящий клей.

С другой стороны, при использовании в зарядном для шуруповёрта я настраивал выход на 16,4 В и 0,5 А, то есть на выходе была даже большая мощность, но плата была чуть тёплая.

КПД и, соответственно, нагрев сильно зависят от выходного напряжения (больше — лучше) и относительно слабо от входного, подробности можно увидеть в даташите на LM2596 на графике Efficiency.

Возьмём для примера входное напряжение 25 В и пару выходных — 5 В и 20 В. КПД в первом случае будет около 82%, во втором — около 94%. При одинаковой мощности на выходе (например, 10 Вт) при 5 В будет рассеиваться 1,8 Вт, а при 20 В — всего 0,6 Вт.

Если взять одинаковый ток на выходе, например 1 А, то разница будет с другим знаком (0,9 Вт и 1,2 Вт для 5 В и 20 В соответственно), но совсем небольшой.

При этом снижение входного напряжения для входного 5 В не даст улучшения КПД (пик эффективности для этого напряжения как раз около 25 В).

Отсюда делаем вывод, что этот преобразователь больше подходит для относительно высоких выходных напряжений (например, 12 В и выше), но при этом он не способен работать с большими токами, т.к.

рассеиваемая мощность, а значит и нагрев, при увеличении выходного тока будет всё равно только расти, а охлаждение платы минимально.

Реальные характеристики преобразователя наверняка хуже заявленных, но для первичной оценки хватит и этой информации.

Есть множество вариантов исполнения этой платы, этот — самый маломощный. Есть с радиатором, залитые компаундом, с мощными дросселем и другими элементами.

Но эти варианты намного дороже, и их использование оправдано только в случае работы в оптимальных, но максимальных, режимах преобразователя, иначе лучше подыскать решение на другой схеме.

Нет смысла затыкать проблему КПД охлаждением, когда для необходимого выходного напряжения есть решения с лучшим КПД.

В целом, это интересное устройство. Можно использовать как простейший лабораторный источник питания за 2-3 доллара. Для тестов использовал БП от старого принтера, выдающего 33 В и 400 мА (13,2 Вт).

С ним удавалось получить такие значения, как 12 В / 1 А, 5 В / 3 А (перегруз источника, но он справился). Максимальный ток видел 6,5 А на 1,25 В, скорее всего из-за ошибки в схеме (заявленный предел — 4 А), плата при этом сильно грелась.

В таких платах может использоваться поддельный LM2596, либо перебитый LM2576, поэтому заявленным характеристикам сильно доверять не стоит.

Найти в магазинах можно по фразе «lm2596 cc cv», отбирать по картинкам с двумя или тремя (как у меня) потенциометрами. Цена — 2-3 доллара за штуку без претензий на оригинальность деталей.

Дополнение от 7 марта 2016 г

Внёс несколько уточнений, добавил график напряжения/тока на выходе, убрал сомнительную информацию.

Дополнение от 4 апреля 2016 г

График КПД (Efficiency) из даташита на LM2596:

Источник: https://skubr.ru/2013/10/lm2596-dc-dc-converter-charger.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.