Xl4016e1 схема преобразователя напряжения

Импульсный стабилизатор с регулировкой напряжения (от 1,25 до 28В) и тока (от 0,1 до 8А) на основе микросхемы XL4016.

Назначение, технические характеристики, схема подключения.

Импульсный стабилизатор, еще его называют понижающий DC-DC преобразователь XL4016, это малогабаритный, недорогой, высокоэффективный модуль с КПД до 95% на основе которого можно достаточно просто реализовать блок питания с регулировкой напряжения от 1,25 до 28В, а также ограничением (стабилизацией) тока от 0,1 до 8А, что позволяет ему выполнять функции автоматического зарядного устройства для аккумуляторов от самых малых (пальчиковых) до автомобильных. Стоит около 4$. Купить можно здесь.

Вид и назначение выводов и регулировок импульсного стабилизатора с двух сторон:

Характеристики, заявленные на сайте продавца:

1. Входное напряжение – 7-40 Вольт
2. Диапазон регулировки выходного напряжения — 1.25-35 Вольт
3. Максимальный выходной ток — 8 Ампер
4. Диапазон регулировки тока 0,3-8 Ампер
5. Порог выключения индикации заряда — 0.1 от установленного выходного тока (изменяется цвет светодиода на зеленый).
6. Минимальная разница между входным и выходным напряжением — 1 Вольт
7. КПД — до 95%
8. Рабочая частота — 300кГц (хотя в даташит самой XL4016E1 180 кГц)
9. Выходные пульсации напряжения, 50мВ при токе 5 Ампер, входном напряжении 24 и выходном 12 Вольт.
10. Диапазон рабочих температур — от — 40 до + 85.
11. Ток холостого хода — до 20мА
12. Точность поддержания тока — ±1%
13. Точность поддержания напряжения — ±1%
14. Параметры проверены в диапазоне температур 25-60 градусов и изменение составило менее 5% при токе нагрузки 5 Ампер.

Основной элемент стабилизатора – микросхема XL4016E1:

Даташит (основные характеристики) на эту микросхему доступен в интернете. В нем указаны все характеристики микросхемы и приведены типовые схемы включения.

Также в интернете доступно несколько вариантов принципиальных схем этого импульсного стабилизатора (понижающего DC-DC преобразователя XL4016). Наиболее совпадающая с моим экземпляром выглядит так:

Обзоров, информации по эксплуатации и доработке этого импульсного стабилизатора в интернете много. В основном отзывы положительные.

Основные замечания и особенности:

1. При токах 3-5 Ампер хорошо работает без вентилятора и дополнительных радиаторов. При больших токах желательно вентилятор или дополнительные радиаторы.
2. Резисторы 10кОм для регулировки выходного напряжения и тока как правило выносят на лицевую панель корпуса. Если выпаять многооборотные подстроечные резисторы из платы и установить на переднюю панель корпуса обычные переменные резисторы, то сложно производить точную установку напряжения и тока. Поэтому нужно приобретать многооборотные переменные резисторы или подключать последовательно 10 кОм еще переменные резисторы по 1 кОм для плавной регулировки. Тогда для регулировок будет по 2 резистора, грубая и плавная. Проблема решается полностью.
3. В некоторых отзывах встречаются нарекания на зависимость выходного напряжения от тока нагрузки. Здесь важно, чтобы блок питания от которого питается сам импульсный стабилизатор имел достаточную мощность. Ну и при зарядке аккумуляторов очень критичных к максимальному напряжению на них, например, Li-Ion, контролировать процесс.
4. Нет защиты от переполюсовки входного напряжения. Если часто подключается к различным блокам питания целесообразно на входе поставить диод, например Шоттки, на 10А. Что касается выхода, то при работе переполюсовка для самого стабилизатора не опасна, у него сработает ограничение по току. Но в самой нагрузке, для которой перепутана полярность могут выйти из строя детали, если ограничение по току в стабилизаторе выставлено на большое значение. А вот например, если при отключенном питании стабилизатора будет подключен аккумулятор для зарядки и у него перепутана полярность, то на плате стабилизатора может выйти из строя диод, подключенный к 3 выводу микросхемы XL4016. Так что если заряжаете мощные аккумуляторы, то лучше поставить защитный диод и на выходе.

Ниже на видео показан пример использования этого импульсного стабилизатора в универсальном блоке питания-зарядном:

Источник

Модуль Для Лабораторного Источника на XL4016

Статья посвящена схемотехнике и конструкции платы понижающего ШИМ -преобразователя на основе микросхемы XL4016 . На основе такой платы можно реализовать изготовление простого лабораторного источника питания, дополнив конструкцию входным выпрямителем и индикаторами тока и напряжения.

История создания этой схемы началась с того, когда мне попала в ремонт плата на XL4016 , купленная в китайском интернет магазине. Плата размерами немного больше спичечного коробка, с миниатюрными радиаторами, но по заверению китайских « манагеров », которые ей торгуют, способна обеспечить выходной ток до 10 А с регулируемым напряжением на выходе от 1,25 до 36 В . Но оставим это на совести китайцев, т.к. я думаю все уже привыкли к завышению технических характеристик, которые они приводят на своих интернет-площадках.

До этого с XL4016 я не сталкивался и поэтому на основе схемы от китайской платы решил собрать свою и проверить, что реально можно получить от этой « микры ».

XL4016 производится в корпусе TO-220-5L . Стоимость её у нас составляет порядка 80₽ , а в поднебесной в два раза дешевле. Скорее всего наши просто её перекупают. Блок схема микросхемы показана на рисунке ниже.

Схема работает с максимальным входным напряжением до 40 В , нижняя граница — 8 В . Частота преобразования — фиксированная 180 кГц . КПД схемы, в зависимости от входного/выходного напряжения при разных токах лежит в диапазоне от 85 до 95 % . Выходное напряжение можно регулировать переменным резистором R7 от 1,25 до 36 В (при входном 38-40В ). Ограничение по току также можно выставлять переменным резистором R3 .

Регулировка осуществляется через операционный усилитель DA3 LM358 . Для его питания в схеме присутствует 5-ти вольтовый стабилизатор DA2 и источник опорного напряжения VD2 TL431 . В качестве силового диода VD1 использована сборка с общим катодом MDR2060CT на 20 А, 60 В . Значение индуктивности на схеме указано в 47 мкГн , эта цифра взята из datasheet . По факту я её изготовил на ферритовом кольце размерами 20×10×10 с намоткой двойного провода 1мм в количестве 20 вит . При измерении индуктивность составила 55 мкГн . В качестве токоизмерительного резистора использовано сопротивление для поверхностного монтажа типоразмера 2512 0,01 Ом CRA2512-FZ-R010ELF , которое запаивается на плату со стороны печатных дорожек.

При использовании ребристого радиатора размерами 100х43х20 мм с токами до 5 А , схема ведёт себя именно так как заявлено производителем XL4016 . Обеспечивается регулировка тока и напряжения. Температура радиатора примерно 60 °С . Пробовал грузить током 7,5 А — через 8 мин сработала тепловая защита. Т.е. при токах выше 5 А надо использовать или более массивный теплоотвод, либо применять активное охлаждение вентилятором.

Вариант печатной платы для схемы показан на рисунке ниже. R0 — перемычка из монтажного провода.

Источник

Лабораторный блок питания нищеброда

ТТХ:
Входное напряжение: 7V — 40V
Выходное напряжение: 1.25V — 35V
Выходной ток: 0.3A — 10A

Для нормально отображения перехода с CV в CC схема индикации требует небольшой доработки. Режем дорожку между 7-й ногой ОУ LM358 и затвором VT1. Соединяем перемычкой затвор VT1 с 1-й ногой ОУ LM358. Удаляем синий светодиод с затвора. После доработки — красный загорается при срабатывании CC.

Два дня ушло на рисование классики. Все детали спроектированы для печати без поддержек.

$5. В качестве первичного источника использовал старый БП от ноутбука фирмы HP, модель PPP017S. Выходное напряжение 18.5В, ток 6.5А. Для питания вентилятора и линии +5V использовал MP1584 из этого обзора.

Многооборотные резисторы BOCHEN WXD3-13-2W на 10кОм, 2 штуки. Показометр DSN-VC288 — тормоз, не возможно настроить на весь диапазон 0В-100В. Врет или в начале, или в конце. Кое-как настроил на 0В-30В. По току совсем печально — ток 0.3А показывает 0.7А, ток 3.5А показывает 5.5А и регулировки не хватает скомпенсировать это безобразие. Если напряжение первичного источника «Supply Power» меньше 30В, то «Isolated Power» можно запитать от «Supply Power», что и было сделано.

Для USB использовал такие платы. Ищутся по «Type-A Female USB To DIP 2.54mm PCB Connecto». Оптом от 5-10 штук дешевле.

Выставил 12В/10А и снял пульсации осциллографом с закрытым входом. В качестве нагрузки автомобильная лампочка дальнего света. Получилось 20мВ с частотой 166кГц. Отличный результат.

При выдергивании нагрузки в режиме CC, модуль не горит и не плавится. Из недостатков — на моем экземпляре не удалось выставить ниже 1.4В по напряжению и 0.3А по току. Огромная входная ёмкость конденсаторов. Еще один косяк — при минимальном напряжении 1.4В ограничение тока не работает и модуль выдает на все деньги, около 12А.

UDP: Мне тут подсказали, что глюк с 12А устраняется добавлением резистора 100Ом — 5.1кОм в разрыв между 2-й ногой XL4016 и выходом регулируемого делителя напряжения R9-R11-R12. Схема после всех доработок

Источник

Доработка и сборка лабораторного блока питания на модульной электронике

Назначение, технические характеристики, схема подключения.

Импульсный стабилизатор, еще его называют понижающий DC-DC преобразователь XL4016, это малогабаритный, недорогой, высокоэффективный модуль с КПД до 95% на основе которого можно достаточно просто реализовать блок питания с регулировкой напряжения от 1,25 до 28В, а также ограничением (стабилизацией) тока от 0,1 до 8А, что позволяет ему выполнять функции автоматического зарядного устройства для аккумуляторов от самых малых (пальчиковых) до автомобильных. Стоит около 4$. Купить можно здесь.

Вид и назначение выводов и регулировок импульсного стабилизатора с двух сторон:

Характеристики, заявленные на сайте продавца:

1. Входное напряжение – 7-40 Вольт
2. Диапазон регулировки выходного напряжения — 1.25-35 Вольт
3. Максимальный выходной ток — 8 Ампер
4. Диапазон регулировки тока 0,3-8 Ампер
5. Порог выключения индикации заряда — 0.1 от установленного выходного тока (изменяется цвет светодиода на зеленый).
6. Минимальная разница между входным и выходным напряжением — 1 Вольт
7. КПД — до 95%
8. Рабочая частота — 300кГц (хотя в даташит самой XL4016E1 180 кГц)
9. Выходные пульсации напряжения, 50мВ при токе 5 Ампер, входном напряжении 24 и выходном 12 Вольт.
10. Диапазон рабочих температур — от — 40 до + 85.
11. Ток холостого хода — до 20мА
12. Точность поддержания тока — ±1%
13. Точность поддержания напряжения — ±1%
14. Параметры проверены в диапазоне температур 25-60 градусов и изменение составило менее 5% при токе нагрузки 5 Ампер.

Основной элемент стабилизатора – микросхема XL4016E1:

Даташит (основные характеристики) на эту микросхему доступен в интернете. В нем указаны все характеристики микросхемы и приведены типовые схемы включения.

Также в интернете доступно несколько вариантов принципиальных схем этого импульсного стабилизатора (понижающего DC-DC преобразователя XL4016). Наиболее совпадающая с моим экземпляром выглядит так:

Обзоров, информации по эксплуатации и доработке этого импульсного стабилизатора в интернете много. В основном отзывы положительные.

Основные замечания и особенности:

1. При токах 3-5 Ампер хорошо работает без вентилятора и дополнительных радиаторов. При больших токах желательно вентилятор или дополнительные радиаторы.
2. Резисторы 10кОм для регулировки выходного напряжения и тока как правило выносят на лицевую панель корпуса. Если выпаять многооборотные подстроечные резисторы из платы и установить на переднюю панель корпуса обычные переменные резисторы, то сложно производить точную установку напряжения и тока. Поэтому нужно приобретать многооборотные переменные резисторы или подключать последовательно 10 кОм еще переменные резисторы по 1 кОм для плавной регулировки. Тогда для регулировок будет по 2 резистора, грубая и плавная. Проблема решается полностью.
3. В некоторых отзывах встречаются нарекания на зависимость выходного напряжения от тока нагрузки. Здесь важно, чтобы блок питания от которого питается сам импульсный стабилизатор имел достаточную мощность. Ну и при зарядке аккумуляторов очень критичных к максимальному напряжению на них, например, Li-Ion, контролировать процесс.
4. Нет защиты от переполюсовки входного напряжения. Если часто подключается к различным блокам питания целесообразно на входе поставить диод, например Шоттки, на 10А. Что касается выхода, то при работе переполюсовка для самого стабилизатора не опасна, у него сработает ограничение по току. Но в самой нагрузке, для которой перепутана полярность могут выйти из строя детали, если ограничение по току в стабилизаторе выставлено на большое значение. А вот например, если при отключенном питании стабилизатора будет подключен аккумулятор для зарядки и у него перепутана полярность, то на плате стабилизатора может выйти из строя диод, подключенный к 3 выводу микросхемы XL4016. Так что если заряжаете мощные аккумуляторы, то лучше поставить защитный диод и на выходе.

Ниже на видео показан пример использования этого импульсного стабилизатора в универсальном блоке питания-зарядном:

Сегодня я намерен полностью доделать свой лабораторный блок питания и проверить его в действии.

Внимание! Статья имеет ознакомительный характер и ни как не рекомендательный. Для выполнения подобных работ требуются соблюдение правил техники безопасности и электробезопасности.

В прошлой статье я описал, как собрал схему и какие модули применил, сегодня предстоит установка и подгонка компонентов по месту.

Для начала доработаем преобразователь напряжения модуль XL4016: заменим на нём штатные переменные резисторы на привычные классические.

Понижающий преобразователь DC DC Max 9A 300 Вт XL4016

Выпаял штатные, в количестве двух штук по 10 кОм номиналом каждый.

Подготовил резисторы на замену, припаял к ним провода.

Установил на лицевую панель резисторы и разъёмы под «бананы» для подключения будущего лабораторного блока питания.

Так выглядит передняя панель.

Внутри корпуса Back-UPS CS 500, над трансформатором прикрепил на винты М4 преобразователь напряжения и диодный мост.

Монтаж в корпусе Back-UPS CS 500

Кстати сказать, до установки диодного моста на трансформаторе было напряжение 29 В , после установки диодного моста напряжение после диодного моста упало до 25,5 В, а после подключения преобразователя XL4016 на его входе напряжение выросло до 38,8 В. сколько на выходе, читайте ниже. Все укладывается в характеристики модуля XL4016.

Если диодный мост будет греться установлю радиатор.

Кому интересна схема подключения, читайте здесь .

Термоклеем зафиксировал все провода.

Всё вроде бы прилично и красиво, но боковая крышка из-за переменных резисторов на место вставать не захотела, пришлось в ней вырезать боковину.

Удаление части аккумуляторного отсека

После доработки напильником все встало на место и корпус собрался и за рылся.

Получился вот такой замечательный лабораторный блок питания.

Минимальное напряжение 1,21 В

Максимальное напряжение 36,6 В

Пока проверял до 5 А, слегка нагрелись только конденсаторы на преобразователе, градусов до 40 С, остальное все холодное.

Считаю что всё получилось изумительно.

В создании лабораторного блока питания использовались компоненты

Бесперебойный блок питания Back-UPS CS 500 :

• Корпус;
• Трансформатор;
• Разъёмы «папа-мама»
• Сетевой шнур

Компоненты модульной электроники:

• Преобразователь напряженияXL4016 DC 5-40 V 9A 300 Вт
• Вольтамперметр DC 100 V 10 А
• Диодный мост KBPC5010

• Переменные резисторы 10 кОм — 2шт.;
• Штекер с зажимом крокодил
• Клеммный разъём под бананы
• Провода

Если вы пропустили начало, предыдущие статьи здесь:

Лабораторный блок питания из бесперебойника

Лабораторник из бесперебойника Back-UPS CS 500

Для перехода в меню навигации, рекомендую перейти по ссылке в меню канала:

Спасибо, что дочитали статью до конца.

Надеюсь статья была вам полезна и интересна.

Понравилась статья, ставьте палец вверх.

Хотите следить за новостями, подписывайтесь на наш канал.

Впереди ещё много интересного!

Вы можете помочь проекту в развитии:

Модуль на XL4015 имеет КПД до 96%, мощность в нагрузке 75ВТ, при максимальном токе 5А. Питается модуль от 6В до 38В, выходное напряжение от 1,25В до 36В. Надо помнить, что разница между входящим и исходящим напряжением не менее 2В. В микросхеме есть защита от перегрева кристалла, а так же защита от короткого замыкания.

Выглядит модуль вот так Размеры модуля 26*62*16ММ. Высота замерена по самой высокой детали, дросселю. Пора перейти к схеме модуля с регулировкой напряжения и тока XL4015Схема преобразователя XL4015

Ограничение напряжения устанавливается переменным резистором CV 10к в составе резисторного делителя R3иCV Ограничение выходного тока построено на датчике тока которым выступает шунт на 0,05Ом. Падение напряжения на нем сравнивается с напряжением на компараторе, установленным переменным резистором СС 1к. Индикация работы в режиме стабилизатора тока осуществляется красным светодиодом На втором ОУ собран индикатор нагрузки. Если нагрузка меньше 9% от максимального тока, светится зеленый светодиод, если нагрузка больше- синий светодиод

• 
• 

• 
• 

Смысл от от этого индикатора в блоке питания считаю бесполезным, а вот сигнализатор токов удобно использовать как индикатор заряда аккумулятора.

Испытания XL4015 Пришло испытать модуль На вход подаю напряжение 23В от конденсаторного фильтра лабораторного блока питания, нагрузка на модуле лампа 12В с мото фары ближний свет Напряжение под нагрузкой просело до 18,6В при токе 4А, напряжение на выходе 12,3В ток 4А. Если мои расчеты верны то КПД этой схемы 65%. Под такой нагрузкой за первые 5 минут схема хорошенько нагрелась, проработала еще пол часа и испустила дух.

Тот самый белым дым, на котором работают все микросхемы и транзисторы, микросхема выпустила. После замены микросхемы и диода все нормально заработало, но я больше ее та не нагружал. Скорее всего первым умер диод и увел за собой микросхему Плата после замены, диод временно заменил на двойной диод с блока питания ПК Микросхема выглядит вот так Вывод напрашивается такой, модуль преобразователя XL4015 великолепно подходит для многих задач и несомненно найдет место в мастерской, но с отводом тепла надо что-то делать Рекомендую посмотреть статью про универсальное зарядное плюс блок питания на Xl4015

Покупка модуля XL4015 Пару слов о том, где прикупить такой модуль. Естественно, лучшая цена за товар будет именно при заказе с Китая. Проблематично ждать месяц, но если уж экономить,то лучше при прямой покупке Приобрести модули можно по этой ссылке цена за один 92 рубля, доставка бесплатна

Распродажа на АлиЭкспресс. Успей купить дешевле!

Источник