Меню

Понижающий модуль постоянного тока XL4015 с управлением CV CC

Понижающий модуль постоянного тока XL4015 с управлением CV/CC

XL4015-01

В статье объясняется легкий способ модифицировать понижающий преобразователь постоянного напряжения, собранного на микросхеме XL4015, с помощью регулируемого ограничителя тока, который, отсутствует в стандартной модели.

Микросхема XL4015 представляет собой полнофункциональный понижающий DC/DC преобразователь широтно-импульсной модуляции (ШИМ)с фиксированной частотой 180 кГц. Прибор был специально создан китайскими специалистами для работы с нагрузкой 5 В, 5 А, и отличающейся хорошей эффективностью, минимальной пульсацией и исключительным регулированием линии и нагрузки.

Модуль XL4015

Модификация понижающего преобразователя XL4015 регулируемого с помощью ограничителя тока

Модуль регулятора построен с использованием очень небольшого количества дополнительных деталей, с ним легко работать и он состоит из встроенной частотной компенсации и генератора фиксированной частоты.

Схема управления ШИМ имеет регулируемую продолжительность включения с постоянной скоростью от 0 до 100%. IC XL4015 также имеет встроенную функцию защиты от перегрузки по току.

Стандартный модуль

Стандартный модуль

Когда на выходе обнаруживается короткое замыкание, рабочая частота мгновенно понижается с 180 кГц до 48 кГц, что вызывает немедленное падение выходного напряжения и тока. Чип имеет полностью интегрированный блок компенсации, вне зависимости от каких-либо внешних компонентов.

Подключение стандартного преобразователя

Подключение стандартного преобразователя

Основные характеристики IC XL4015:

  1. Широкий диапазон входного напряжения от 8 В до 36 В
  2. Выходное напряжение регулируется от 1,25 В до 32 В
  3. Максимальный рабочий цикл может достигать 100%.
  4. Выходное напряжение составляет всего 0,3 В
  5. Частота переключения зафиксирована на уровне 180 кГц.
  6. Выходной ток постоянный, 5А.
  7. Встроенные силовые полевые МОП-транзисторы обеспечивают оптимизацию высокого напряжения/тока
  8. Эффективность работы впечатляет — 96%.
  9. Регулировка линии и нагрузки очень хорошая
  10. IC имеет функцию отключения при перегреве с внутренним управлением
  • Точно так же он также имеет встроенную функцию ограничения тока.
  • Излишне говорить, что микросхема также имеет функцию защиты от короткого замыкания на выходе.
  • Главный недостаток устройства

    Хотя модуль XL4015 обладает множеством отличных функций, которые необходимы понижающему преобразователю, ему не хватает одной важной опции. В модуле нет устройства для регулировки выходного тока до желаемых уровней в соответствии со спецификациями нагрузки.

    Так что, если вы хотите зарядить литий-ионный аккумулятор с помощью модуля XL4015, скажем, на 2 А, вы не сможете этого сделать из-за вышеупомянутого недостатка. Точно так же, если вы хотите управлять светодиодом 3,3 В при максимальном токе 3 А, вы тоже будете разочарованы, поскольку модуль рассчитан на фиксированный ток 5 А.

    Как работает XL4015

    Базовая рабочая схема понижающего преобразователя XL4015 показана ниже:

    Схема базового модуля

    Схема сконфигурирована так, чтобы вырабатывать фиксированные 5 В при постоянном выходном токе 5 А в ответ на вход питания от 8 В до 36 В. Характеристики входной мощности должны быть выше выходной, что означает, что входная мощность источника питания должна быть выше 5 В x 5 А = 25 Вт.

    Следовательно, если используется входное напряжение 36 В, то входной ток должен быть выше 25/36 = 0,7 А. Если используется 8 В, то входной ток может быть выше 25/8 = 3 А и так далее.

    Внутренняя схема IC XL4015 состоит из основных элементов, таких как генератор и усилитель ошибки. Хорошо рассчитанная и управляемая частота генератора 180 кГц генерируется на выводе 3 (SW) для питания конфигурации внешнего понижающего преобразователя, состоящего из диода, катушки индуктивности и конденсатора. Это позволяет понижающему каскаду обрабатывать входное питание до точных выходных 5 В, 5 А.

    Контакт 2 (FB) функционирует как вход для обратной связи усилителя ошибки. Минимального входного напряжения 1,25 В на этой распиновке достаточно, чтобы начать процесс отключения ИС.

    Эта распиновка может быть сконфигурирована с делителем потенциала R1, R2, который гарантирует, что выходное напряжение никогда не может выходить за пределы диапазона 5 В, что затем вызывает напряжение выше 1,25 В на выводе FB, инициируя процесс выключения для IC, тем самым предотвращая переход выхода через уровень 5 В.

    Это также означает, что выходное напряжение может быть отрегулировано до других значений, например 12 В или 15 В, путем соответствующего изменения номиналов делителя обратной связи R1/R2.

    Цепочку R1/R2, также можно зафиксировать, используя следующую формулу для получения желаемого выходного напряжения:

    • Vвых=1,25х(1+R2/R1)

    Регулировка предельного тока

    Как видно из схемы, модуль XL4015 не имеет функции ограничения тока, которая, по-видимому, является основным ограничением модуля.

    Тем не менее, устройство включает в себя вывод FB выключения, который может быть настроен со схемой внешнего ограничителя тока для выполнения этой функции. Это можно реализовать, как показано на следующей диаграмме:

    схема внешнего ограничителя

    RX можно рассчитать по закону Ома:

    • RX = 0,2/Текущий предел

    Поскольку два транзистора соединены с выходом, имеющий очень высокий коэффициент усиления, разности потенциалов всего 0,2 В на RX должно быть достаточно для срабатывания вывода FB IC и инициирования действия по ограничению тока.

    Как только ток устремится превысить желаемый предел, через RX возникает необходимый минимальный потенциал, вызывая проводимость NPN, что, в свою очередь, жестко запускает PNP BJT. Действие подает предполагаемый положительный постоянный ток на вывод FB, инициируя отключение.

    Когда это происходит, выходной ток падает ниже установленного предела, выключая BJT и восстанавливая предыдущее состояние, при котором ток снова начинает превышать установленный предел, включая BJT. Цикл повторяется, гарантируя, что ток всегда остается в пределах установленного предела. При такой компоновке XL4015 оснащается очень полезной функцией регулируемого ограничения выходного тока.

    Альтернатива XL4015 (эквивалентная схема)

    Хотя модуль XL4015 легко приобрести в большинстве интернет-магазинов, микросхема не производится известными брендами и может в любой момент выйти из употребления. Поэтому альтернативная схема регулируемого понижающего преобразователя на 5 В с использованием дискретных компонентов представляется гораздо лучшим вариантом.

    На следующей схеме показан очень эффективный понижающий преобразователь 5 В с использованием популярной микросхемы TL494:

    Читайте также:  Сетевое зарядное устройство для ноутбука dell

    понижающий преобразователь-TL494

    В приведенном выше примере приведен простой, но чрезвычайно удобный прецизионный эквивалент понижающего преобразователя 5 В для XL4015. Здесь показано применение понижающего преобразователя солнечного инвертора, которое можно использовать для любой другой цели преобразователя постоянного тока в постоянный.

    Использование TL494 гарантирует, что конструкция не устареет быстро, и замена IC будет всегда доступна, когда это потребуется. Здесь также имеется контур обратной связи усилителя ошибки, определяющий выходной ток, настраивая схему делителя потенциала, построенную на резисторах R8/R9.

    Сила тока может быть отрегулирована соответствующей настройкой резистора R13.

    • R13 = 0,2/Максимальный предел тока

    Еще одно большое преимущество использования вышеупомянутого дискретно построенного понижающего преобразователя — это уровень выходного тока, который не ограничен 5 А, а может быть повышен до гораздо более высоких уровней, просто нужно установить более мощные транзисторы, диаметр провода индуктора и номинал резистора R13.

    Источник

    Импульсный стабилизатор на микросхеме XL4015

    Данный обзор посвящён модулю импульсного стабилизатора, который предлагается интернет-магазинами под названием «5A Lithium Charger CV CC Buck Step Down Power Module LED Driver». Таким образом модуль представляет собой импульсный понижающий преобразователь, предназначенный для зарядки литий-ионных аккумуляторов в режимах CV (постоянное напряжение) и СС (постоянный ток), а также для питания светодиодов. Стоит данное устройство около 2-х USD. Конструктивно модуль представляет собой печатную плату, на которой установлены все элементы, включая сигнальные светодиоды и органы регулировки. Внешний вид модуля представлен на рис.1.

    Внешний вид модуля

    Чертёж печатной платы представлен на рис. 2.

    Согласно спецификации изготовителя модуль имеет следующие технические характеристики:

    • Входное напряжение 6-38 В постоянного тока.
    • Выходное напряжение регулируемое 1.25-36 В постоянного тока.
    • Выходной ток 0-5 А (регулируемый).
    • Мощность в нагрузке до 75 ВА.
    • КПД более 96%.
    • Имеется встроенная защита от перегрева и короткого замыкания в нагрузке.
    • Размеры модуля 61.7х26.2х15 мм.
    • Масса 20 грамм.

    Сочетание невысокой цены, малых размеров и высоких технических характеристик вызвало у автора интерес и желание экспериментально определить основные характеристики модуля.
    Производитель не приводит схему электрическую принципиальную, по этому её пришлось рисовать самостоятельно. Результат этой работы представлен на рис. 3.

    Схема импульсного стабилизатора на микросхеме XL4015

    Основой устройства является микросхема DA2 XL4015, представляющая собой оригинальную китайскую разработку. Данная микросхема весьма похожа на популярную LM2596, но отличается улучшенными характеристиками. Видимо это достигается применением в качестве силового ключа мощного полевого транзистора. Описание этой микросхемы приведено в Л1. В данном устройстве микросхема включена в полном соответствии с рекомендациями изготовителя. Переменный резистор “CV” является регулятором выходного напряжения. Цепь регулируемого ограничения выходного тока выполнена на операционном усилителе DA3.1. Этот усилитель сравнивает падение напряжения на токоизмерительном резисторе R9 с регулируемым напряжением, снимаемым с переменного резистора “CC”. С помощью этого резистора можно задать желаемый уровень ограничения тока в нагрузке стабилизатора.

    Если заданное значение тока будет превышено, то на выходе усилителя появится сигнал высокого уровня, красный светодиод HL2 откроется и напряжение на входе 2 микросхемы DA2 повысится, что приведёт к снижению напряжения и тока на выходе стабилизатора. Кроме того свечение HL2 будет сигнализировать о том, что модуль работает в режиме стабилизации тока (СС). Конденсатор С5 должен обеспечивать устойчивость узла регулирования тока.

    На втором операционном усилителе DA3.2 собран сигнализатор снижения тока в нагрузке до значения менее 9% от заданного максимального тока. Если ток превышает указанное значение, то светится синий светодиод HL3, в противном случае светится зелёный светодиод HL1. При зарядке литий-ионных аккумуляторов снижение зарядного тока является одним из признаков окончания зарядки.
    На микросхеме DA1 собран стабилизатор с выходным напряжением 5В. Это напряжение используется для питания операционного усилителя DA3, также оно используется для формирования опорного напряжения ограничителя тока и сигнализатора снижения тока.

    Падение напряжения на токоизмерительном резисторе никак не компенсируется, по этому с ростом тока в нагрузке выходное напряжение стабилизатора снижается. Чтобы уменьшить данный недостаток величина токоизмерительного резистора выбрана достаточно маленькой (0.05 Ома). Из-за этого дрейф операционного усилителя DA3 может вызвать заметную нестабильность как уровня ограничения выходного тока так и уровня срабатывания сигнализатора.
    Испытания модуля показали, что выходное сопротивление стабилизатора в режиме стабилизации напряжения (CV) практически полностью определяется токоизмерительным резистором и составляет около 0.06 Ома.
    Коэффициент стабилизации напряжения около 400.
    Для оценки тепловыделения на вход модуля было подано напряжение 12В. На выходе было установлено напряжение 5В при нагрузке сопротивлением 2.5 Ома (ток 2А). Через 30 минут микросхема DA2, дроссель L1 и диод VD1 нагрелись до 71, 64 и 48 градусов Цельсия соответственно.

    Работа в режиме стабилизации тока в нагрузке (СС) сопровождалась переходом микросхемы DA2 в режим формирования пачек импульсов. Частота следования и длительность пачек изменялись в широких пределах в зависимости от величины тока. Эффект стабилизации тока при этом имел место, но пульсации на выходе модуля существенно возрастали. Кроме того работа устройства в режиме СС сопровождалась довольно громким писком, источником которого являлся дроссель L1.
    Работа сигнализатора снижения тока нареканий не вызвала. Модуль успешно выдерживал короткое замыкание в нагрузке.

    Таким образом модуль работоспособен как в режиме CV, так и в режиме СС, но при его использовании следует учитывать вышеописанные особенности.
    Данный обзор написан по результатам исследования одного экземпляра устройства, что делает полученные результаты чисто ориентировочными.
    По мнению автора описанный импульсный стабилизатор может быть с успехом использован, если требуется дешёвый, компактный источник питания с удовлетворительными характеристиками.

    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.

    Читайте также:  Зарядное устройство dcb118 qw dewalt в Екатеринбурге

    XL4015 - понижающий DC-DC преобразователь напряжения с вольтамперметром

    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.

    • 1 Технические характеристики преобразователя XL4015
    • 2 Принципиальная схема модуля XL4015
    • 3 Схема подключения XL4015 DC-DC преобразователя
    • 4 Материалы
    • 5 Купить XL4015 на AliExpress
    • 6 Похожие записи

    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).
    XL4015 - понижающий DC-DC преобразователь напряжения - Принципиальная схема устройства
    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.
    XL4015 - понижающий DC-DC преобразователь напряжения - Датчика тока (шунт)
    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).

    XL4015 - понижающий DC-DC преобразователь напряжения - Назначение светодиодных индикаторов и переменных резисторов

    Схема подключения XL4015 DC-DC преобразователя

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

    Схема подключения XL4015 DC-DC преобразователя

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

    Источник

    

    Зарядное устройство XL4015 плюс регулируемый блок питания

    Здравствуйте. Читали предыдущую статью про зарядное на LM2596 на 3А. В этой статье хочу рассказать как на модуле с Xl4015 собрать качественное универсальное зарядное устройство плюс регулируемый блок питания 0-19,5В 0-3,9А.

    Нашел подходящий корпус от компьютерного блока питания. Для изоляции на термоклей приклеил ко дну кусочек стеклотекстолита, к нему буду клеить компоненты.
    Зарядное устройство XL4015. Установка ампервольтметра
    Основой схемы будет вот такой модуль на XL4015, подробно о нем можно почитать в статье понижающий преобразователь XL4015. Стоит он всего 112 рублей, вот на него ссылка
    Модуль на XL4015Снял с модуля переменные резисторы, припаял к нему проводочки. Вместо резистора на 10к припаял переменник на 5к, а вместо резистора 1к — резистор на 680Ом. Резистором 5к будет регулироваться напряжение примерно до 20В, резистором на 680Ом — ток до 3,9А.

    Так же с модуля снял родной диод, а на его место установил Шотки с длинными ножками. Таким способом добавил охлаждения к плате. Ограничение в 3,5А тоже неспроста, поскольку плата сильно греется, лучше больше 3-4А с нее не брать.
    Зарядное устройство XL4015 вид справа
    После всех переделок на тот же термоклей плату приклеил к подложке из текстолита
    Зарядное устройство XL4015 вид сзади
    Так же приклеил блок питания от ноутбука. Блок питания на 22В 3,5А, есть защита от перегрузок.
    Зарядное устройство XL4015 вид сбоку
    Потом закрепил на места регуляторы тока и напряжения. К лицевой панеле приклеил электронный ампер вольтметр. Так же установил простейшую схему от переполюсовки на реле
    Зарядное устройство XL4015Такой вольтметр стоит всего 132 рубля. Купить можно по этой ссылке. Так же на лицевую панель вынес переключатель замыкающий реле, он нужен что бы использовать зарядное как блок питания.

    На фото установлено минимальное напряжение
    Зарядное устройство XL4015. Минимальное напряжение
    А на этой фото максимальное напряжение.
    Зарядное устройство XL4015. Максимальное напряжение
    Когда все собранно, пора переходить к испытаниям. Первым попробую зарядить три аккумулятора Li-ion максимальным током до напряжения 12,6В
    Зарядное устройство XL4015. Зарядка для Li-Ion
    Тот же тест для одного li-Ion аккумулятора 4,15В

    Зарядка Li-Ion 4.15В
    Полностью заряженный гелевый аккумулятор до напряжения 14,4В
    Зарядка гелевого аккумулятора 14,4ВСо всеми аккумуляторами зарядное справляется без проблем.
    Проверю работу модуля на Xl4015 на короткое замыкание. Ток максимально возможный, напряжение меньше 1В. За 10 минут простоя плата почти не нагрелась

    Защита от короткого замыкания XL4015

    Особо сказать о зарядном нечего, почти все что хотел установил. Осталось доделать мелочи: подключить сетевую кнопку когда куплю ее, а так же хорошо покрасить корпус, что бы придать ему нормальный вид
    Кстати тут еще много чего есть, так что подписывайтесь в ВК или ОК, что бы не пропустить последние новости

    Не хочется вникать в рутины радиоэлектроники? Рекомендую обратить внимание на предложения наших китайских друзей. За вполне приемлемую цену можно приобрести довольно таки качественные зарядные устройства

    Зарядное устройство 12В 1.3А

    Зарядное устройство 12В 1.3А

    Простенькое зарядное устройство с светодиодным индикатором зарядки, зеленый батарея заряжается, красный батарея заряжена.

    Читайте также:  Автоматическое зарядное устройство для литиевых аккумуляторов

    Есть защита от короткого замыкания, есть защита от переполюсовки. Отлично подойдет для зарядки Мото АКБ емкостью до 20А\ч, АКБ 9А\ч зарядит за 7 часов, 20А\ч — за 16 часов. Цена на это зарядное всего 403 рубля,доставка бесплатна

    Универсальное зарядное устройство 12-24В 10А

    Зарядное устройство для самых разнообразных типов аккумуляторов 12-24В с током до 10А и пиковым током 12А. Умеет заряжать Гелиевые АКБ и СА\СА. Технология зарядки как и у предыдущего в три этапа. Зарядное устройство способно заряжать как в автоматическом режиме, так и в ручном. На панеле есть ЖК индикатор указывающий напряжение, ток заряда и процент зарядки.

    Хороший прибор если вам надо заряжать все возможные типы АКБ любых емкостей, аж до 150А\ч

    Цена на это чудо 1 625 рублей, доставка бесплатна. На момент написания этих строк количество заказов 23, оценка 4,7 из 5. При заказе не забудьте указать Евровилку

    Если какой то товар стал недоступен, пожалуйста напишите в комментарий внизу страницы.
    С ув. Эдуард

    Источник

    Импульсный стабилизатор на микросхеме XL4015

    Данный обзор посвящён модулю импульсного стабилизатора, который предлагается интернет-магазинами под названием «5A Lithium Charger CV CC Buck Step Down Power Module LED Driver». Таким образом модуль представляет собой импульсный понижающий преобразователь, предназначенный для зарядки литий-ионных аккумуляторов в режимах CV (постоянное напряжение) и СС (постоянный ток), а также для питания светодиодов. Стоит данное устройство около 2-х USD. Конструктивно модуль представляет собой печатную плату, на которой установлены все элементы, включая сигнальные светодиоды и органы регулировки. Внешний вид модуля представлен на рис.1.

    Внешний вид модуля

    Чертёж печатной платы представлен на рис. 2.

    Согласно спецификации изготовителя модуль имеет следующие технические характеристики:

    • Входное напряжение 6-38 В постоянного тока.
    • Выходное напряжение регулируемое 1.25-36 В постоянного тока.
    • Выходной ток 0-5 А (регулируемый).
    • Мощность в нагрузке до 75 ВА.
    • КПД более 96%.
    • Имеется встроенная защита от перегрева и короткого замыкания в нагрузке.
    • Размеры модуля 61.7х26.2х15 мм.
    • Масса 20 грамм.

    Сочетание невысокой цены, малых размеров и высоких технических характеристик вызвало у автора интерес и желание экспериментально определить основные характеристики модуля.
    Производитель не приводит схему электрическую принципиальную, по этому её пришлось рисовать самостоятельно. Результат этой работы представлен на рис. 3.

    Схема импульсного стабилизатора на микросхеме XL4015

    Основой устройства является микросхема DA2 XL4015, представляющая собой оригинальную китайскую разработку. Данная микросхема весьма похожа на популярную LM2596, но отличается улучшенными характеристиками. Видимо это достигается применением в качестве силового ключа мощного полевого транзистора. Описание этой микросхемы приведено в Л1. В данном устройстве микросхема включена в полном соответствии с рекомендациями изготовителя. Переменный резистор “CV” является регулятором выходного напряжения. Цепь регулируемого ограничения выходного тока выполнена на операционном усилителе DA3.1. Этот усилитель сравнивает падение напряжения на токоизмерительном резисторе R9 с регулируемым напряжением, снимаемым с переменного резистора “CC”. С помощью этого резистора можно задать желаемый уровень ограничения тока в нагрузке стабилизатора.

    Если заданное значение тока будет превышено, то на выходе усилителя появится сигнал высокого уровня, красный светодиод HL2 откроется и напряжение на входе 2 микросхемы DA2 повысится, что приведёт к снижению напряжения и тока на выходе стабилизатора. Кроме того свечение HL2 будет сигнализировать о том, что модуль работает в режиме стабилизации тока (СС). Конденсатор С5 должен обеспечивать устойчивость узла регулирования тока.

    На втором операционном усилителе DA3.2 собран сигнализатор снижения тока в нагрузке до значения менее 9% от заданного максимального тока. Если ток превышает указанное значение, то светится синий светодиод HL3, в противном случае светится зелёный светодиод HL1. При зарядке литий-ионных аккумуляторов снижение зарядного тока является одним из признаков окончания зарядки.
    На микросхеме DA1 собран стабилизатор с выходным напряжением 5В. Это напряжение используется для питания операционного усилителя DA3, также оно используется для формирования опорного напряжения ограничителя тока и сигнализатора снижения тока.

    Падение напряжения на токоизмерительном резисторе никак не компенсируется, по этому с ростом тока в нагрузке выходное напряжение стабилизатора снижается. Чтобы уменьшить данный недостаток величина токоизмерительного резистора выбрана достаточно маленькой (0.05 Ома). Из-за этого дрейф операционного усилителя DA3 может вызвать заметную нестабильность как уровня ограничения выходного тока так и уровня срабатывания сигнализатора.
    Испытания модуля показали, что выходное сопротивление стабилизатора в режиме стабилизации напряжения (CV) практически полностью определяется токоизмерительным резистором и составляет около 0.06 Ома.
    Коэффициент стабилизации напряжения около 400.
    Для оценки тепловыделения на вход модуля было подано напряжение 12В. На выходе было установлено напряжение 5В при нагрузке сопротивлением 2.5 Ома (ток 2А). Через 30 минут микросхема DA2, дроссель L1 и диод VD1 нагрелись до 71, 64 и 48 градусов Цельсия соответственно.

    Работа в режиме стабилизации тока в нагрузке (СС) сопровождалась переходом микросхемы DA2 в режим формирования пачек импульсов. Частота следования и длительность пачек изменялись в широких пределах в зависимости от величины тока. Эффект стабилизации тока при этом имел место, но пульсации на выходе модуля существенно возрастали. Кроме того работа устройства в режиме СС сопровождалась довольно громким писком, источником которого являлся дроссель L1.
    Работа сигнализатора снижения тока нареканий не вызвала. Модуль успешно выдерживал короткое замыкание в нагрузке.

    Таким образом модуль работоспособен как в режиме CV, так и в режиме СС, но при его использовании следует учитывать вышеописанные особенности.
    Данный обзор написан по результатам исследования одного экземпляра устройства, что делает полученные результаты чисто ориентировочными.
    По мнению автора описанный импульсный стабилизатор может быть с успехом использован, если требуется дешёвый, компактный источник питания с удовлетворительными характеристиками.

    Источник

    Понижающий модуль постоянного тока XL4015 с управлением CV CC

    Понижающий модуль постоянного тока XL4015 с управлением CV/CC

    XL4015-01

    В статье объясняется легкий способ модифицировать понижающий преобразователь постоянного напряжения, собранного на микросхеме XL4015, с помощью регулируемого ограничителя тока, который, отсутствует в стандартной модели.

    Микросхема XL4015 представляет собой полнофункциональный понижающий DC/DC преобразователь широтно-импульсной модуляции (ШИМ)с фиксированной частотой 180 кГц. Прибор был специально создан китайскими специалистами для работы с нагрузкой 5 В, 5 А, и отличающейся хорошей эффективностью, минимальной пульсацией и исключительным регулированием линии и нагрузки.

    Модуль XL4015

    Модификация понижающего преобразователя XL4015 регулируемого с помощью ограничителя тока

    Модуль регулятора построен с использованием очень небольшого количества дополнительных деталей, с ним легко работать и он состоит из встроенной частотной компенсации и генератора фиксированной частоты.

    Схема управления ШИМ имеет регулируемую продолжительность включения с постоянной скоростью от 0 до 100%. IC XL4015 также имеет встроенную функцию защиты от перегрузки по току.

    Стандартный модуль

    Стандартный модуль

    Когда на выходе обнаруживается короткое замыкание, рабочая частота мгновенно понижается с 180 кГц до 48 кГц, что вызывает немедленное падение выходного напряжения и тока. Чип имеет полностью интегрированный блок компенсации, вне зависимости от каких-либо внешних компонентов.

    Подключение стандартного преобразователя

    Подключение стандартного преобразователя

    Основные характеристики IC XL4015:

    1. Широкий диапазон входного напряжения от 8 В до 36 В
    2. Выходное напряжение регулируется от 1,25 В до 32 В
    3. Максимальный рабочий цикл может достигать 100%.
    4. Выходное напряжение составляет всего 0,3 В
    5. Частота переключения зафиксирована на уровне 180 кГц.
    6. Выходной ток постоянный, 5А.
    7. Встроенные силовые полевые МОП-транзисторы обеспечивают оптимизацию высокого напряжения/тока
    8. Эффективность работы впечатляет — 96%.
    9. Регулировка линии и нагрузки очень хорошая
    10. IC имеет функцию отключения при перегреве с внутренним управлением
  • Точно так же он также имеет встроенную функцию ограничения тока.
  • Излишне говорить, что микросхема также имеет функцию защиты от короткого замыкания на выходе.
  • Главный недостаток устройства

    Хотя модуль XL4015 обладает множеством отличных функций, которые необходимы понижающему преобразователю, ему не хватает одной важной опции. В модуле нет устройства для регулировки выходного тока до желаемых уровней в соответствии со спецификациями нагрузки.

    Так что, если вы хотите зарядить литий-ионный аккумулятор с помощью модуля XL4015, скажем, на 2 А, вы не сможете этого сделать из-за вышеупомянутого недостатка. Точно так же, если вы хотите управлять светодиодом 3,3 В при максимальном токе 3 А, вы тоже будете разочарованы, поскольку модуль рассчитан на фиксированный ток 5 А.

    Как работает XL4015

    Базовая рабочая схема понижающего преобразователя XL4015 показана ниже:

    Схема базового модуля

    Схема сконфигурирована так, чтобы вырабатывать фиксированные 5 В при постоянном выходном токе 5 А в ответ на вход питания от 8 В до 36 В. Характеристики входной мощности должны быть выше выходной, что означает, что входная мощность источника питания должна быть выше 5 В x 5 А = 25 Вт.

    Следовательно, если используется входное напряжение 36 В, то входной ток должен быть выше 25/36 = 0,7 А. Если используется 8 В, то входной ток может быть выше 25/8 = 3 А и так далее.

    Внутренняя схема IC XL4015 состоит из основных элементов, таких как генератор и усилитель ошибки. Хорошо рассчитанная и управляемая частота генератора 180 кГц генерируется на выводе 3 (SW) для питания конфигурации внешнего понижающего преобразователя, состоящего из диода, катушки индуктивности и конденсатора. Это позволяет понижающему каскаду обрабатывать входное питание до точных выходных 5 В, 5 А.

    Контакт 2 (FB) функционирует как вход для обратной связи усилителя ошибки. Минимального входного напряжения 1,25 В на этой распиновке достаточно, чтобы начать процесс отключения ИС.

    Эта распиновка может быть сконфигурирована с делителем потенциала R1, R2, который гарантирует, что выходное напряжение никогда не может выходить за пределы диапазона 5 В, что затем вызывает напряжение выше 1,25 В на выводе FB, инициируя процесс выключения для IC, тем самым предотвращая переход выхода через уровень 5 В.

    Это также означает, что выходное напряжение может быть отрегулировано до других значений, например 12 В или 15 В, путем соответствующего изменения номиналов делителя обратной связи R1/R2.

    Читайте также:  Зарядное устройство сколько ампер лучше

    Цепочку R1/R2, также можно зафиксировать, используя следующую формулу для получения желаемого выходного напряжения:

    • Vвых=1,25х(1+R2/R1)

    Регулировка предельного тока

    Как видно из схемы, модуль XL4015 не имеет функции ограничения тока, которая, по-видимому, является основным ограничением модуля.

    Тем не менее, устройство включает в себя вывод FB выключения, который может быть настроен со схемой внешнего ограничителя тока для выполнения этой функции. Это можно реализовать, как показано на следующей диаграмме:

    схема внешнего ограничителя

    RX можно рассчитать по закону Ома:

    • RX = 0,2/Текущий предел

    Поскольку два транзистора соединены с выходом, имеющий очень высокий коэффициент усиления, разности потенциалов всего 0,2 В на RX должно быть достаточно для срабатывания вывода FB IC и инициирования действия по ограничению тока.

    Как только ток устремится превысить желаемый предел, через RX возникает необходимый минимальный потенциал, вызывая проводимость NPN, что, в свою очередь, жестко запускает PNP BJT. Действие подает предполагаемый положительный постоянный ток на вывод FB, инициируя отключение.

    Когда это происходит, выходной ток падает ниже установленного предела, выключая BJT и восстанавливая предыдущее состояние, при котором ток снова начинает превышать установленный предел, включая BJT. Цикл повторяется, гарантируя, что ток всегда остается в пределах установленного предела. При такой компоновке XL4015 оснащается очень полезной функцией регулируемого ограничения выходного тока.

    Альтернатива XL4015 (эквивалентная схема)

    Хотя модуль XL4015 легко приобрести в большинстве интернет-магазинов, микросхема не производится известными брендами и может в любой момент выйти из употребления. Поэтому альтернативная схема регулируемого понижающего преобразователя на 5 В с использованием дискретных компонентов представляется гораздо лучшим вариантом.

    На следующей схеме показан очень эффективный понижающий преобразователь 5 В с использованием популярной микросхемы TL494:

    понижающий преобразователь-TL494

    В приведенном выше примере приведен простой, но чрезвычайно удобный прецизионный эквивалент понижающего преобразователя 5 В для XL4015. Здесь показано применение понижающего преобразователя солнечного инвертора, которое можно использовать для любой другой цели преобразователя постоянного тока в постоянный.

    Использование TL494 гарантирует, что конструкция не устареет быстро, и замена IC будет всегда доступна, когда это потребуется. Здесь также имеется контур обратной связи усилителя ошибки, определяющий выходной ток, настраивая схему делителя потенциала, построенную на резисторах R8/R9.

    Сила тока может быть отрегулирована соответствующей настройкой резистора R13.

    • R13 = 0,2/Максимальный предел тока

    Еще одно большое преимущество использования вышеупомянутого дискретно построенного понижающего преобразователя — это уровень выходного тока, который не ограничен 5 А, а может быть повышен до гораздо более высоких уровней, просто нужно установить более мощные транзисторы, диаметр провода индуктора и номинал резистора R13.

    Источник

    Зарядное для аккумуляторов шуруповерта на базе XL4015

    Зарядное для аккумуляторов шуруповерта на базе модуля XL4015

    В статье пойдет речь о переделке зарядного устройства для аккумуляторов к шуруповерту Интерскол. Основой всей схемы является модуль на базе контроллера DC-DC XL4015. Внешний вид зарядного устройства показан на фото ниже.

    Зарядное для шуруповерта, вид

    Я уже писал про данное зарядное в статье «Зарядное для шуруповерта» и фотографии взяты из той статьи.

    Прошло время, родные аккумуляторы приказали долго жить. Я их заменил на литий-ионные. Было использовано четыре аккумулятора по 3,7 вольт. Таким образом, напряжение аккумуляторной батареи увеличилось до, примерно, шестнадцати вольт. Как самому сделать литий-ионную аккумуляторную батарею с использованием платы контроля BMS, в Сети очень много, поэтому я повторяться не буду. В связи с этим увеличилась мощность двигателя шуруповерта, но, ни каких критических последствий от повышения напряжения питания на три вольта, для двигателя выявлено не было. Хотя возможно повышение искрения коллекторных щеток при больших нагрузках. Внешний вид модуля показан на фото ниже.

    Зарядное для шуруповерта, модуль

    Это понижающий DC-DC преобразователь с функцией стабилизации тока нагрузки и выходного напряжения, имеющий регулировки по обоим выходным параметрам. Так же модуль имеет в своем составе индицирующие светодиоды разного свечения. Как впоследствии оказалось, в моем модуле все светодиоды были красного свечения. Это обстоятельство породило проблемы с информативностью состояния схемы при переделке зарядного. Ох, уж эти китайские партнеры!

    Читайте также:  Марка пуско зарядного устройства

    И так, как вы уже успели заметить все индицирующие светодиоды, установленные на плате модуля, в SMD исполнении. Для визуализации их свечения вне корпуса зарядного устройства потребуется изготовить световоды. Смотрим фото ниже.

    Зарядное для шуруповерта, световоды

    Данные световоды это небольшие цилиндрики, сделанные из оргстекла. Торец, направленный к соответствующему светодиоду должен быть отполирован. Верхняя сферическая часть, выходящая за поверхность корпуса, также полируется. Светодиоды, индицирующие режим заряда и режим окончания заряда, расположены близко друг к другу, поэтому я для них сделал один световод, так как полагал, что цвет свечения у них разный. Если и вам попадется такой модуль, то лучше для этих светодиодов сделать отдельные световоды. На фото ниже видно как работает световод.
    Слева светодиод работает, справа светодиод выключен.

    Зарядное для шуруповерта, светодиод

    Световоды вклеивал в корпус суперклеем с содой. Плата модуля крепится к корпусу при помощи двух стоек с резьбой с одной стороны и гаек. Другой конец стоек просто впаивается в крепежные отверстия, расположенные на плате модуля. Смотрим фото ниже.

    Зарядное для шуруповерта, плата

    В корпусе так же просверлены отверстия под отвертку напротив регулирующих винтов подстроечных многооборотных резисторов.

    Трансформатор для зарядного устройства

    В связи с тем, что напряжение новых аккумуляторов больше, все же пришлось разбирать сетевой трансформатор. Выходное напряжение «родного» трансформатора без конденсатора фильтра было порядка 13 вольт. С конденсатором фильтра — 18,33В, это в режиме ХХ. При токе нагрузки, равному одному амперу, это напряжение падало до уровня порядка 15,7В. Это конечно недостаточно для зарядки литий-ионных аккумуляторов до уровня 16,4 вольта. Старое число витков вторичной обмотки у моего трансформатора было 67 провода диаметром 0,8мм. Домотал еще двадцать витков такого же провода, получил вторичку с 87-ю витками, при этом вторичное напряжение на конденсаторе под нагрузкой увеличилось до 23 вольт. Выпрямительный диодный мост и конденсатор фильтра впаяны в схему навесным способом. Смотрим фото ниже.

    Источник

    

    Понижающий преобразователь XL4015

    В сегодняшней статье хочу сделать небольшой обзор понижающего преобразователя на XL4015. Этот дешевый модуль на удивление очень мощный для своего маленького размера.

    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
    Модуль на XL4015
    Размеры модуля 26*62*16ММ. Высота замерена по самой высокой детали, дросселю.
    Пора перейти к схеме модуля с регулировкой напряжения и тока XL4015
    Схема преобразователя XL4015
    Схема преобразователя XL4015

    Основой всей схемы является XL4015. Которая чем то напоминает lm2596, но имеет на борту полевой транзистор, а так же выходной ток до 5А
    Эта микросхема импульсный понижающий преобразователь. Управление микросхемой происходит через 2-ю ножку называемая FeedBack. Ножка FB это вход компаратора ошибки с фиксированным напряжением 1,25В.

    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
    Модуль на XL4015. Стабилизация тока
    На втором ОУ собран индикатор нагрузки. Если нагрузка меньше 9% от максимального тока, светится зеленый светодиод, если нагрузка больше- синий светодиод
    Модуль на XL4015. Нагрузка меньше 9%
    Модуль на XL4015. Нагрузка больше 9%

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

    Модуль на XL4015 после перегрева

    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.

    Читайте также:  Зарядное устройство dcb118 qw dewalt в Екатеринбурге

    Микросхема XL4015

    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

    Источник

    Xl4015e1 блок питания с регулировкой тока и напряжения доработка

    Технические характеристики:

    • Входное напряжение: 6-32V;
    • Выходное напряжение: 1.25-30V регулироемое;
    • Ток нагрузки: регулируемый, макс. 5A;
    • Выходная мощность: не более 75W;
    • Допустимая при работе температуры окружающей среды: -40 до + 85 градусов;
    • Частота внутреннего преобразователя: 180KHz;
    • КПД: до 96%;
    • Защита от короткого замыкания: Есть (предельный ток 8A);
    • Защита от перегрева: Есть (автоматическое отключение при перегреве);
    • Защита от включения с обратной полярностью: Нет;
    • Размеры: 51х26х15 mm;
    • Вес: 20 г.

    Описание:

    Регулируется выходное напряжение и максимальный ток нагрузки. Выполнен на микросхеме-преобразователе XL4015.
    ВАЖНО! При использовании модуля, «минус» входа и выхода не должны быть
    гальванически соединены, в противном случае токоизмеряющий резистор
    будет «закорочен» и ограничение максимального выходного тока не будет
    работать. Это может привести к перегрузке и выходу со строя модуля.
    Внимание. При токе нагрузки более 3А или выходной мощности более 35W требуется дополнительное охлаждение.

    Основные режимы использования:
    понижающий преобразователь с ограничением максимального тока нагрузки;
    зарядное устройство для различных аккумуляторов;
    мощный светодиодный драйвер.

    Настройка режима понижающего преобразователя с ограничением максимального тока нагрузки.
    Вращением потенциометра регулировки выходного напряжения установите требуемую величину выходного напряжения.
    Подключите к выходу без подключенной нагрузки мультиметр в режиме измерения тока
    10A. Фактически это режим измерения тока короткого замыкания на выходе.
    Вращая потенциометр регулировки выходного тока установите максимальное
    значение тока нагрузки, например 4A. После этого можно подключить
    нагрузку. Когда выходной ток достигнет 4A, включится соответствующий
    сигнальный диод.

    Настройка режима зарядного устройства.
    В этом режиме требуется установить максимальное напряжение заряда
    аккумулятора и максимальный ток заряда. (для литиевого аккумулятора
    максимальное напряжение заряда составляет 4.2V, максимальный ток заряда
    равен значению емкости)
    Без подключенной нагрузки, вращая потенциометр регулировки напряжения, установите максимальное напряжение заряда, например 4.2V.
    Подключите к выходу без подключенной нагрузки мультиметр в режиме измерения тока
    10A. Фактически это режим измерения тока короткого замыкания на выходе.
    Вращая потенциометр регулировки выходного тока установите максимальное
    значение тока заряда. Например для аккумулятора емкостью 2200mAh это
    будет 2200mA.
    После выполненных регулировок можно осуществлять заряд аккумулятора.
    На плате расположены светодиодные индикаторы для визуального контроля
    состояния заряда. Когда ток заряда упадет до значения 0.1 от
    максимального тока заряда, выключится соответствующий светодиодный
    индикатор процесса заряда и включится индикатор завершения заряда.

    Настройка режима светодиодного драйвера.
    Для настройки требуется подключить к выходу светодиод и контролирую
    выходной ток и напряжение подобрать рабочее напряжение, при котором ток
    через светодиод достигает номинального. После чего настраивается
    ограничение по току на уровне номинального тока светодиода.
    Процедуры регулировки аналогичны описанным выше.

    Источник