Понижающий преобразователь напряжения xl4005e1

ШИМ контроллер для DC-DC преобразователя XL4005E1

Очередное включение, ток выставлен на 4А, начинает дико греться диодная сборка, что не удивительно. Устанавливаю её на первый попавшийся под руку радиатор, чтобы опять не запалить.

Плата работает нормально пару часов 🙂 Температура всех компонентов стала гораздо ниже, входной конденсатор перестал перегреваться, самым горячим элементом оставался дроссель, который действительно рассчитан на ток 3A.
Родное кольцо дросселя T50-26B, обмотка проводом всего 0,7мм
Беру ещё парочку колец побольше размером из такого-же материала (распылённое железо -26) и мотаю на 30-33мкГн.
Сразу замечу, что материал неудачен для работы на частотах свыше 100кГц из-за повышенных потерь в сердечнике. На требуемой частоте 300кГц лучше работают кольца из распылённого железа -52 (слева) либо из композитного материала (справа). В дальнейшем обязательно попробую их поставить.

Все 3 дросселя, родной слева.
T50-26B 30мкГн (27 витков 0,7мм, изначально был 31 виток)
T60-26 30мкГн (25 витков 0,9мм)
T80-26 33мкГн (25 витков 1,1мм)

Ставлю дроссель T60-26 30мкГн

На токе 4А сильного нагрева дросселя уже нет, преобразователь работает нормально.
Для выяснения наличия работающей внутренней термозащиты микросхемы, выставил выходной ток 2А и коснулся разогретым паяльником непосредственно до её металлической подложки. Через пару секунд микросхема полностью отрубилась. Убрал паяльник — через 3 секунды микросхема опять заработала. Так успешно повторил несколько раз. Вывод — термозащита работает, но видимо не на всех микросхемах или не во всех режимах.

Далее, был изготовлен и установлен более-менее нормальный радиатор на всё это безобразие. Радиатор — половинка от древнего процессорного кулера.

К плате прилепил на термоскотч. Если будет недостаточно, приклею на теплопроводящий клей

Диодную сборку отавил ту-же и прикрутил к радиатору через изолятор, чтобы не выносить ВЧ импульсы на него.

Ради эксперимента, попробовал поставить дроссель T80-26 33мкГн, но он оказался с огромным запасом по мощности и почти не грелся, смысла его оставлять не было, поставил назад T60-26 30мкГн

После переделок, с установленным радиатором и увеличенным дросселем проверил температуры основных компонентов (пирометром), КПД и пульсации в разных режимах работы.
5В 1А
Радиатор и диод 35°С
ШИМ контроллер 36°С
Дроссель 39°С
Шунт 33°С
КПД 88%

5В 2А
Радиатор и диод 39°С
ШИМ контроллер 42°С
Дроссель 44°С
Шунт 42°С
КПД 86 %

2В 3А
Радиатор и диод 47°С
ШИМ контроллер 51°С
Дроссель 51°С
Шунт 55°С
КПД 78%

5В 3А
Радиатор и диод 46°С
ШИМ контроллер 51°С
Дроссель 52°С
Шунт 55°С
КПД 85%

10В 3А
Радиатор и диод 45°С
ШИМ контроллер 57°С
Дроссель 51°С
Шунт 57°С
КПД 90%

5В 4А
Радиатор и диод 57°С
ШИМ контроллер 68°С
Дроссель 64°С
Шунт 73°С (реально еще выше)
КПД 82%

5В 5А
Радиатор и диод 67°С
ШИМ контроллер 81°С
Дроссель 79°С
Шунт 96°С (реально еще выше) — перегрев налицо.
КПД 78%

Размах пульсаций на выходе при максимальном токе 5А — всего 30мВ.

Это заслуга высокой частоты преобразования 300кГц и керамического конденсатора на выходе.
На рабочих токах более 4А очень желательна замена шунта на 0,025-0,03Ом, что снизит его нагрев и повысит КПД преобразования.
Либо можно обойтись улучшением теплосьёма с шунта при помощи толстого медного проводника:

На токе 5А температура шунта снизилась до безопасной величины.

Для снижения нагрева дросселя попробовал заменить кольцо из распылённого железа -26 на композитное высокочастотное T60 с материнской платы (материал неизвестен), провод 0,9мм 23 витка, индуктивность 18мкГн

Нагрев дросселя заметно снизился — его и оставил.

Добавил резистор 330 Ом последовательно в цепи обратной связи, чтобы токоограничение работало при минимальном выходном напряжении.

Окончательный вариант схемы получился такой:

Ради интереса, проверил форму напряжения на диоде при разном выходном напряжении, но одинаковом токе 1А
1В

3В

5В

8В

10В

12В

Примечательно, что ток нагрузки почти не меняет форму напряжения на диоде, поэтому нет смысла её показывать.
Переделанная плата успешно отработала сутки в режиме 5В 5А без заметной деградации и дрейфа параметров и настроек.

Дополнительно проверил работу схемы при входном напряжении 24V на выходном токе 5А при разных выходных напряжениях — проблем с перегревом и перегрузкой не обнаружено несмотря на выходную мощность до 110Вт (22В 5А).

Итоговые выводы:
— Без переделки и дополнительного охлаждения, плата безопасно вытянет максимум 2,5А-3А
— Штатный диод перегревается сильнее всех элементов и подогревает рядом расположенный конденсатор и микросхему, поэтому вынос его на радиатор очень помогает выжать из платы обещанные амперы.
— Хоть микросхема по спецификации и тянет 5A, но получить их надо ещё постараться.
— Охлаждение элементов радиатором через плату неэффективно, но вполне возможно.
— Отремонтировать и улучшить можно что угодно, но иногда это нецелесообразно.

Источник

Отзыв: DC-DC преобразователь с индикатором Logic ICs XL4005E1 — Почти лабораторный блок питания

Верхняя плата соединена с нижней при помощи бронзовых стоек (на фото видно) по ним же и идёт напряжение, две стойки это питание самого измерительного модуля, оно берётся прямо от входа самого устройства, именно поэтому не нужно что бы оно было больше 25В, даже можно поменьше, потому что по входу самого измерителя стоит КРЕН на 3в её полное название HT7130-1 у неё по входу не более 24в, а на само устройство нам обещаю все 30 вот я подал как обещают и в первую же секунду я услышал СЧЁЛК. и всё, индикаторы потухли (((

Раскрутил, посмотрел, всё ясно . (заказал и стабилизаторы эти, ждал ещё месяц, поэтому так долго тестил) вот фото уже перепаянного стабилизатора:

Отвлёкся.
Значит раскручиваем эту этажерку :

Вид преобразователя, особо каждую деталь в подробностях рассказывать не буду, кто понимает тот и так сам видит, а кто нет тому это и не интересно.

По нижней плате самого преобразователя вопросов нет, всё работает как и нужно, напряжение регулируется, ток срабатывания защиты тоже. То что параметры завышены как минимум в два раза, так это для них дело привычное .
А вот по измерителю большие проблемы, врёт как не знаю кто)))
По напряжению на целых пол вольта, и ни одного регулятора, что бы взять отвёрточку и подкрутить.
Ну вот для кого это делалось ??
Начал искать во всемирной паутине, как же подстроить, этот вопрос задаётся очень много раз, но вот ответа так нигде я и не нашёл. Может быть вы найдёте, дайте мне тогда ссылку в ЛС, мне просто очень интересно.
Но отступать мы не привыкли, хоть и образования нет но всё привык доводить до логического завершения, опытным путём, путём проб и ошибок. (как говорится «не мытьём так катаньем)
Первым делом нарисовал себе на бумажку вход, как он тут устроен, на операционнике LM358, потом стал искать похожие входа на любых измерителях. Примерно понял принцип работы.
Но что бы в этом убедится или разочароваться нужно всё попробовать, об этом моё подробное видео, там всё подробно, пошагаво и поэтапно.
Перерезал дорожку, запаял подстрочник, покрутил — всё работает. Отпаял, замерил и запаял постоянный резистор, он виден, он другого стандарта и отличается от других на плате

Ну вот собственно и всё. Скрутил, ещё раз проверил, всё работает, теперь ошибка 0,02 Вольта. С этим теперь я думаю можно смериться )
В работе данное устройство выглядит вот так :

Свечение индикаторов немного тускловато, фото сделано в небольших сумерках, при хорошем свете видно не очень, ну хотя это же ещё с наклеенными плёночками, пока ещё вожусь рано отрывать и без красного светофильтра.
Верхняя строка как видите это Вольты, измерение до десятых и в конце строки светится буква «U «
Нижняя строка это потребляемый ток, тоже до десятки, в конце строки буква «А»
Немного прикольно, что в вольтах не просто точка, а двоеточие как в часах обычно, лишнюю точку можно конечно погасить, просто перерезав дорожку, ну по мне так пусть будет и так .
В дальнейшем, не нашёл просто подходящей, красивой коробочки, поставлю перед ним трансформатор, мостик и электролит, выведу переменный резистор на напряжение и ток на переднюю панель и лабораторный блок питания готов .
Извините если был не скромен и тут сам себя расхвалил.
На возникшие вопросы готов ответить в комментариях .
Спасибо, что потратили своё время, на прочтение моего отзыва.

Источник

XL4015 — понижающий DC-DC преобразователь напряжения

Понижающий DC-DC преобразователь на основе чипа Xl4015 — это дешевый и мощный для своего маленького размера модуль. У данного модуля можно регулировать как напряжение так и ток, для этого у модуля два многооборотных подстроечных резистора номиналом 10 кОм. Благодаря этому из него можно сделать скромный лабораторный блок питания, нужно только добавить блок питания и вольтамперметр, к примеру DSN-VC288. Также существует специальный вольтамперметр для этого модуля. XL4015 чем то напоминает LM2596, но имеет встроенный полевой транзистор, а так же выходной ток больше — до 5А.

XL4015 имеет КПД до 96%, мощность в нагрузке 75ВТ, при максимальном токе 5А. Питается модуль от 8В до 38В, выходное напряжение от 1.25В до 36В. В микросхеме есть защита от короткого замыкания (лимит тока 8 А), защита от перегрева — автоматическое отключение выхода при превышении рабочей температуры. Защита по входу от переполюсовки нет, но можно подключить по входу диод или диодный мост.

Благодаря регулируемому току этот модуль (драйвер) можно использовать для зарядки литий-ионных аккумуляторов, питания светодиодных лент, блок питания с стабилизацией тока и так далее.

Технические характеристики преобразователя XL4015

• Эффективность преобразования (КПД): до 96%;
• Частота переключения: 180 кГц;
• Рабочая температура: от -40 до + 85 °C;
• Входное напряжение: 8-36 В;
• Выходное напряжение: 1.25-32 В (регулируемое);
• Выходной ток: регулируемый до максимального значения 5 А;
• Выходная мощность: 75 Вт;
• Защита: от короткого замыкания, от перегрева, ограничение выходного тока;
• Защита от переполюсовки: нет;
• Размер: 26 x 62 x 16 мм;

Принципиальная схема модуля XL4015

Ниже приведена принципиальная схема преобразователя — модуля на базе XL4005, а не XL4015. В плане выходного тока и КПД XL4005 и XL4015 идентичны. Основное различие в рабочей частоте (300кГц. для XL4005 и 180кГц. для XL4015), что позволяет использовать для XL4005 дроссель меньшей индуктивности (читай меньшего размера), и в небольшой разнице максимального входного напряжения (32В. для XL4005 и 36В. для XL4015).

Ещё XL4005 отличается более низким опорным напряжением (0,8В. вместо 1,25В. у XL4015), что делает её более предпочтительной для использования в схемах стабилизатора тока (драйвера для мощных светодиодов например).

На сдвоенном операционном усилителе LM358 собрана схема регулируемого токоограничения и компаратор для индикации окончания заряда. В качестве датчика тока применён шунт на базе резистора SMD 2512 0,05Ом. Резистор припаян с обратной стороны модуля.

Отдельно стоящий красный светодиод (R) показывает работу в режиме ограничения тока. Синий светодиод (B) показывает режим заряда аккумулятора (ток больше 10% от уставки), зелёный (или красный) рядом с ним (G) — режим окончания заряда (уменьшение тока до 10% от уставки).

Схема подключения XL4015 DC-DC преобразователя

Для подсоединения питания и нагрузки есть 4 зажима на винтах и/или места для пайки.

Напряжение подается на контакты модуля +IN, –IN (плюс и минус соответственно), а выходное напряжение снимается с выходных контактов +OUT и -OUT.

Источник