Generator pulsa dorong-tarik, di mana, karena kontrol arus proporsional transistor, kerugian switching berkurang secara signifikan dan efisiensi konverter meningkat, dirakit pada transistor VT1 dan VT2 (KT837K). Arus umpan balik positif mengalir melalui belitan III dan IV transformator T1 dan beban dihubungkan ke kapasitor C2. Peran dioda yang menyearahkan tegangan keluaran dilakukan oleh sambungan emitor transistor.
Ciri khusus generator adalah gangguan osilasi ketika tidak ada beban, yang secara otomatis memecahkan masalah manajemen daya. Sederhananya, konverter semacam itu akan menyala sendiri ketika Anda perlu memberi daya pada sesuatu darinya, dan mati ketika beban terputus. Artinya, daya baterai dapat terus-menerus dihubungkan ke sirkuit dan praktis tidak dikonsumsi saat beban dimatikan!
Untuk masukan yang diberikan UВx. dan keluaran UBix. tegangan dan jumlah lilitan belitan I dan II (w1), jumlah lilitan lilitan III dan IV (w2) yang dibutuhkan dapat dihitung dengan cukup akurat menggunakan rumus: w2=w1 (UOut. - UBx. + 0,9) /(UBx - 0,5 ). Kapasitor memiliki peringkat sebagai berikut. C1: 10-100 µF, 6,3 V. C2: 10-100 µF, 16 V.
Transistor harus dipilih berdasarkan nilai yang dapat diterima arus dasar (itu tidak boleh kurang dari arus beban!!!) Dan tegangan balik emitor - basis (itu harus lebih besar dari dua kali perbedaan antara tegangan input dan output!!!) .
Modul Chaplygin saya rakit untuk membuat alat untuk mengisi ulang smartphone saya saat bepergian, ketika smartphone tidak dapat diisi dari stopkontak 220 V. Namun sayang... Maksimal yang bisa saya keluarkan menggunakan 8 baterai yang dihubungkan secara paralel adalah sekitar 350-375 mA arus pengisian pada tegangan keluaran 4,75 V.! Padahal ponsel Nokia istri saya bisa diisi ulang dengan perangkat ini. Tanpa beban, Modul Chaplygin saya menghasilkan 7 V dengan tegangan input 1,5 V. Dirangkai menggunakan transistor KT837K.
Foto di atas menunjukkan pseudo-Krona, yang saya gunakan untuk memberi daya pada beberapa perangkat saya yang membutuhkan 9 V. Di dalam casing baterai Krona terdapat baterai AAA, konektor stereo untuk mengisi dayanya, dan konverter Chaplygin. Itu dirakit menggunakan transistor KT209.
Trafo T1 dililitkan pada cincin 2000NM berdimensi K7x4x2, kedua lilitan tersebut dililitkan secara bersamaan pada dua kabel. Untuk menghindari kerusakan insulasi pada tepi luar dan dalam cincin yang tajam, tumpulkan dengan membulatkan tepi tajam tersebut menggunakan amplas. Pertama, belitan III dan IV (lihat diagram) dililitkan, yang berisi 28 lilitan kawat dengan diameter 0,16 mm, kemudian juga pada dua kawat, belitan I dan II yang berisi 4 lilitan kawat dengan diameter 0,25 mm. .
Semoga sukses dan sukses untuk semua orang yang memutuskan untuk mereplikasi konverter! :)
Cocok misalnya untuk menyalakan laptop di dalam mobil, untuk mengkonversi 12-24, untuk mengisi ulang aki mobil dari catu daya 12V, dll.
Konverter tiba dengan jalur kiri tipe UAххххYP dan untuk waktu yang sangat lama, 3 bulan, saya hampir membuka perselisihan.
Penjual membungkus perangkat dengan baik.
Perlengkapannya termasuk dudukan kuningan dengan mur dan ring, yang segera saya kencangkan agar tidak hilang.
Pemasangannya cukup berkualitas, papan sudah dibersihkan.
Radiatornya cukup baik, diamankan dengan baik dan diisolasi dari sirkuit.
Choke dililitkan pada 3 kabel - solusi yang tepat pada frekuensi dan arus tersebut.
Satu-satunya hal adalah induktor tidak diamankan dan tergantung pada kabelnya sendiri.
Diagram perangkat sebenarnya: 
Saya senang dengan kehadiran penstabil catu daya untuk sirkuit mikro - ini secara signifikan memperluas jangkauan tegangan operasi input dari atas (hingga 32V).
Tegangan keluaran secara alami tidak boleh kurang dari tegangan masukan.
Dengan menggunakan resistor penyetelan multi-putaran, Anda dapat mengatur tegangan keluaran yang stabil dalam kisaran dari masukan hingga 35V
Indikator LED merah menyala ketika ada tegangan pada output.
Konverter dirakit berdasarkan pengontrol PWM UC3843AN yang banyak digunakan
Diagram koneksinya standar; pengikut emitor pada transistor ditambahkan untuk mengkompensasi sinyal dari sensor arus. Hal ini memungkinkan Anda untuk meningkatkan sensitivitas proteksi arus dan mengurangi kehilangan tegangan pada sensor arus.
Frekuensi operasi 120kHz
Jika orang Cina tidak melakukan kesalahan di sini juga, saya akan sangat terkejut :)
- Pada beban ringan, pembangkitan terjadi secara tiba-tiba, dan terdengar desisan throttle. Ada juga penundaan nyata dalam regulasi ketika beban berubah.
Hal ini terjadi karena rangkaian kompensasi umpan balik yang dipilih secara salah (kapasitor 100nF antara kaki 1 dan 2). Mengurangi kapasitansi kapasitor secara signifikan (menjadi 200pF) dan menyolder resistor 47kOhm di atasnya.
Desisan telah hilang dan stabilitas operasi meningkat.
Mereka lupa memasang kapasitor untuk menyaring kebisingan impuls pada input proteksi arus. Saya menempatkan kapasitor 200pF antara kaki ke-3 dan konduktor umum.
Tidak ada keramik shunt yang sejajar dengan elektrolit. Jika perlu, Anda bisa menyolder keramik SMD.
Ada perlindungan kelebihan beban, tetapi tidak ada perlindungan hubung singkat.
Tidak ada filter yang disediakan, dan kapasitor input dan output tidak memuluskan tegangan dengan baik di bawah beban berat.
Jika tegangan masukan mendekati batas toleransi bawah (10-12V), masuk akal untuk mengalihkan daya pengontrol dari rangkaian masukan ke rangkaian keluaran dengan menyolder ulang jumper yang disediakan di papan.
Osilogram pada saklar pada tegangan input 12V
Pada beban ringan, proses osilasi throttle diamati
Hal inilah yang berhasil kami tekan secara maksimal dengan tegangan input 12V
Masukan 12V / 9A Keluaran 20V / 4,5A (90 W)
Pada saat yang sama, kedua radiator memanas dengan baik, tetapi tidak terjadi panas berlebih
Osilogram pada sakelar dan keluaran. Seperti yang Anda lihat, denyutnya sangat besar karena kapasitor kecil dan tidak adanya keramik shunt
Jika arus input mencapai 10A, konverter mulai bersiul menjengkelkan (perlindungan arus dipicu) dan tegangan output menurun.
Faktanya, daya maksimum inverter sangat bergantung pada tegangan input. Pabrikan mengklaim 150W, arus masukan maksimum 10A, arus keluaran maksimum 6A. Jika Anda mengubah 24V ke 30V, tentu saja itu akan menghasilkan 150W yang dinyatakan dan bahkan lebih banyak lagi, tetapi kecil kemungkinannya ada orang yang membutuhkannya. Dengan tegangan input 12V, Anda hanya dapat mengandalkan 90W
Buatlah kesimpulan sendiri :)
Saya berencana membeli +94 Tambahkan ke Favorit Saya menyukai ulasannya +68 +149Saya menemukan konverter tegangan step-down yang sangat menarik di ruang terbuka Ali, dengan serangkaian karakteristik seperti itu.
Inilah yang dinyatakan penjual:
1. Rentang tegangan masukan: 5-36VDC
2. Rentang tegangan keluaran: 1,25-32VDC dapat disesuaikan
3. Arus keluaran: 0-5A
4. Daya keluaran: 75W
5. Efisiensi tinggi hingga 96%
6. Dibangun pada fungsi pematian termal
7. Dibangun pada fungsi batas saat ini
8. Dibangun pada fungsi perlindungan pendek keluaran
9.P x L x T = 68,2x38,8x15mm
Penjual tidak menyebutkan fitur paling menarik dari konverter ini atau tidak memperhatikannya. Dan fiturnya sangat menarik.
1. Voltmeter tegangan masukan dan keluaran bawaan, ammeter dan wattmeter, dengan fungsi kalibrasi pembacaan. Fungsi kalibrasi untuk tegangan dan arus beroperasi secara independen. Akurasi sebenarnya dari pembacaan setelah kalibrasi adalah sekitar ~0,05v. Namun lebih lanjut tentang itu di bawah.
2. Konverter step-down ini dapat beroperasi dalam mode stabilisasi tegangan dan mode stabilisasi arus. Faktanya, ini adalah catu daya laboratorium terkecil dan termurah dengan multimeter internal. Yang mana Anda hanya perlu memasang tempat baterai untuk mendapatkan pengisi daya siap pakai untuk semua jenis baterai.
Idenya adalah menggunakan konverter ini sebagai konverter bertenaga yang mampu memanfaatkan daya penuh baterai surya dengan tegangan 6v. Karena baterai surya rencananya akan digunakan jauh dari peradaban, di mana Anda tidak memerlukan multimeter tambahan, saya sangat ingin mencari konverter dengan voltmeter-ammeter bawaan.
Konverter step-down dengan fungsi stabilisasi arus yang tidak takut korsleting, dengan voltmeter-ammeter bawaan, sama sekali bukan tawaran besar. Pesaing terdekat:
Secara umum, kami tidak dapat menemukan yang lebih baik, dan konverter ini telah dibeli. Sebulan kemudian paket itu menunggu di kantor pos.
Tes pertama konverter ini mengecewakan. Ternyata meskipun konverter itu sendiri mulai bekerja pada tegangan input di atas 3.2v, ada masalah dengan voltmeternya. Voltmeternya bohong BEBERAPA VOLT!!! Oleh karena itu, hal pertama yang harus dilakukan adalah kalibrasi. Namun ternyata kalibrasi tidak membantu. Jika Anda mengkalibrasi voltmeter pada 5v, maka masalah dimulai dengan pembacaan pada 12v dan sebaliknya.
Eksperimen selanjutnya menunjukkan bahwa voltmeter menunjukkan nilai yang benar hanya jika tegangan input di atas 6,5v. Ketika tegangan input turun di bawah 6.5v, voltmeter mulai berbohong. Selain itu, semua pembacaan benar-benar terdistorsi pada tegangan input rendah. Bahkan pembacaan tegangan keluaran mulai “mengambang”, meski nyatanya stabil. Sangat tidak menyenangkan untuk mengamati ketika, ketika tegangan masukan turun dari 6,5v menjadi 4,2v, voltmeter internal mulai menunjukkan bahwa tegangan masukan meningkat. Berikut contoh angka, tegangan masukan dan tegangan pada voltmeter bawaan.
6.74v – 6.6v
6.25v – 6.7v
5.95v – 6.7v
5.55v – 6.8v
5.07v – 7.2v
4.61v – 7.5v
4.33v – 7.8v
Ketika tegangan input turun di bawah 4.2v, voltmeter mati sepenuhnya.
Terjadi perselisihan, namun penjual ternyata biasa saja dan tidak melawan, langsung mengembalikan 50% dari harga.
Jika Anda lupa tentang voltmeter, atau berasumsi bahwa tegangan suplai akan selalu lebih besar dari 7v, maka kita dapat berasumsi bahwa konverter berfungsi dengan sempurna. Tapi untuk kasus saya, ketika rentang tegangan operasi utama adalah 4v-8v, ini bisa dianggap kegagalan total.
Namun kemudian musim gugur tiba, malam yang panjang dan suram, dan menjadi menarik untuk melihat apakah ada yang bisa dilakukan.
Foto elemen utama konverter
Ternyata sejumlah elemen penting tersembunyi di bawah layar, yang tidak ingin saya lepas soldernya kecuali benar-benar diperlukan. Oleh karena itu, tidak mungkin menggambar rangkaian lengkap konverter. Selain itu, meskipun tampak sederhana, skemanya tidak sesederhana itu. Setelah menyodok konverter yang berfungsi dengan multimeter, menjadi jelas bahwa semua masalah dimulai ketika bus daya terpisah, dengan tegangan stabil 5v untuk voltmeter dan “otak” lainnya, mulai melorot. Chip LM317 bertanggung jawab untuk 5v yang stabil. Dan segera setelah tegangan pada inputnya mulai tidak mencukupi untuk menghasilkan 5v yang stabil, masalah voltmeter dimulai.
Masalahnya menjadi jelas, namun solusinya tampaknya tidak sesederhana itu. Secara teori, Anda perlu mengganti LM317 dengan analog yang tidak hanya dapat menurunkan tegangan, tetapi juga meningkatkannya. Analog dari konverter SEPIC atau sejenisnya. Ada chip seperti itu, tetapi pasti tidak kompatibel dengan pin, pasti memerlukan kabel tambahan, dan harga chip tersebut biasanya tidak masuk akal. Dan kemudian sebuah ide muncul. Bagaimana jika Anda menambahkan papan boost converter di depan LM317. Apalagi arus yang dikonsumsi oleh “otak” sangat kecil. Konverter MT3608, ulasannya tersedia, sangat ideal untuk papan seperti itu. Keunggulan lain yang tak terbantahkan dari MT3608 adalah harganya. Sekarang di Ali harga MT3608 mulai dari $0,35 dan cenderung menjadi lebih murah lagi.
Selain harga, kabar baiknya adalah untuk modifikasi Anda perlu melakukan sedikit perubahan pada papan. Cukup dengan memotong satu track (1) dan menyolder tiga kabel ke MT3608 +Vin (2), -Vin (3) dan +Vout (4). 
Selain itu, beberapa lapisan pita listrik dililitkan pada induktor MT3608 untuk menyelaraskan ketinggian dengan resistor pemangkas. Plus, jumper ditambahkan ke papan MT3608 itu sendiri untuk memperluas jangkauan penyesuaian dengan potensiometer, dan kapasitor keramik 10 uF ditambahkan ke output. Hasilnya terlihat seperti ini: 
Hasilnya melebihi semua ekspektasi:
1. Keakuratan pembacaan voltmeter-ammeter meningkat secara signifikan pada tegangan input di bawah 6,5v. Sederhananya, voltmeter segera mulai bekerja sebagaimana mestinya. Dengan mempertimbangkan kalibrasi, Anda dapat mengatur pembacaan dalam kisaran yang diinginkan sekitar 0,05v. Meskipun perlu dicatat bahwa jika Anda mengatur wilayah secara akurat ke 5v, di wilayah 12v voltmeter akan berada di wilayah 0,3v.
2. Voltmeter sekarang menyala pada 1.9v. Sekarang Anda dapat melihat pada voltmeter internal saat bagian daya konverter dihidupkan ketika tegangan input meningkat di atas 3.2v.
3. Sekarang, jika terjadi kelebihan beban pada sumber, ini adalah saat konverter mencoba mengambil lebih banyak dari sumber listrik daripada yang dapat diberikannya, konverter menjadi jauh lebih stabil. Saat kelebihan beban, bagian daya menurunkan tegangan input menjadi sekitar 3,45v, yang cukup untuk memberi daya pada “otak” konverter. Konverter tidak memasuki mode kedipan ketika tegangan tidak cukup untuk menghidupkan "otak".
Modifikasi ini juga memiliki beberapa kelemahan:
1. Papan menjadi lebih tinggi, jadi agar tidak merusak "sandwich", sekrup dipasang, sehingga papan dapat dipasang pada permukaan datar tanpa risiko.
2. Rentang pengoperasian tegangan input menurun. Sebelumnya, tegangan input bisa mencapai 35v. Sekarang batas atas telah dikurangi menjadi 20v karena batasan tegangan masukan MT3608. Namun dalam kasus saya, ini sama sekali tidak penting.
LM2596 mengurangi tegangan input (menjadi 40 V) - output diatur, arusnya 3 A. Ideal untuk LED di mobil. Modul yang sangat murah - sekitar 40 rubel di Cina.
Texas Instruments memproduksi pengontrol DC-DC LM2596 yang berkualitas tinggi, andal, terjangkau, dan murah. Pabrik-pabrik di China memproduksi konverter stepdown berdenyut ultra-murah berdasarkan itu: harga modul untuk LM2596 adalah sekitar 35 rubel (termasuk pengiriman). Saya menyarankan Anda untuk membeli 10 buah sekaligus - akan selalu ada gunanya, dan harganya akan turun menjadi 32 rubel, dan kurang dari 30 rubel saat memesan 50 buah. Baca lebih lanjut tentang menghitung rangkaian mikro, mengatur arus dan tegangan, penerapannya dan beberapa kelemahan konverter.
Metode penggunaan yang umum adalah sumber tegangan yang stabil. Sangat mudah untuk membuat catu daya switching berdasarkan stabilizer ini, saya menggunakannya sebagai catu daya laboratorium yang sederhana dan andal yang tahan terhadap korsleting. Mereka menarik karena konsistensi kualitasnya (semuanya tampaknya dibuat di pabrik yang sama - dan sulit untuk membuat kesalahan dalam lima bagian), dan kepatuhan penuh terhadap lembar data dan karakteristik yang dinyatakan.
Aplikasi lainnya adalah penstabil arus pulsa untuk catu daya untuk LED berdaya tinggi. Modul pada chip ini memungkinkan Anda menyambungkan matriks LED otomotif 10 watt, yang juga memberikan perlindungan terhadap arus pendek.
Saya sangat merekomendasikan membeli selusin - pasti akan berguna. Mereka unik dengan caranya sendiri - tegangan input hingga 40 volt, dan hanya diperlukan 5 komponen eksternal. Ini nyaman - Anda dapat meningkatkan tegangan pada bus listrik rumah pintar menjadi 36 volt dengan mengurangi penampang kabel. Kami memasang modul seperti itu di titik konsumsi dan mengkonfigurasinya ke 12, 9, 5 volt yang diperlukan atau sesuai kebutuhan.
Mari kita lihat lebih dekat.
Karakteristik chip:
- Tegangan input - dari 2,4 hingga 40 volt (hingga 60 volt dalam versi HV)
- Tegangan keluaran - tetap atau dapat disesuaikan (dari 1,2 hingga 37 volt)
- Arus keluaran - hingga 3 ampere (dengan pendinginan yang baik - hingga 4,5A)
- Frekuensi konversi - 150 kHz
- Perumahan - TO220-5 (pemasangan melalui lubang) atau D2PAK-5 (pemasangan permukaan)
- Efisiensi - 70-75% pada tegangan rendah, hingga 95% pada tegangan tinggi
- Sumber tegangan stabil
- Rangkaian konverter
- Lembaran data
- Pengisi daya USB berdasarkan LM2596
- Penstabil saat ini
- Gunakan di perangkat buatan sendiri
- Penyesuaian arus dan tegangan keluaran
- Analog yang ditingkatkan dari LM2596
Sejarah - stabilisator linier
Untuk memulainya, saya akan menjelaskan mengapa konverter tegangan linier standar seperti LM78XX (misalnya 7805) atau LM317 buruk. Berikut adalah diagram yang disederhanakan.
Elemen utama dari konverter semacam itu adalah transistor bipolar yang kuat, yang diaktifkan dalam arti "aslinya" - sebagai resistor yang dikendalikan. Transistor ini merupakan bagian dari pasangan Darlington (untuk meningkatkan koefisien transfer arus dan mengurangi daya yang dibutuhkan untuk mengoperasikan rangkaian). Arus basis diatur oleh penguat operasional, yang memperkuat perbedaan antara tegangan keluaran dan yang diatur oleh ION (sumber tegangan referensi), yaitu. itu terhubung sesuai dengan rangkaian penguat kesalahan klasik.
Jadi, konverter hanya menyalakan resistor secara seri dengan beban, dan mengontrol resistansinya sehingga, misalnya, tepat 5 volt padam pada beban. Sangat mudah untuk menghitung bahwa ketika tegangan turun dari 12 volt menjadi 5 (kasus yang sangat umum menggunakan chip 7805), input 12 volt didistribusikan antara stabilizer dan beban dengan rasio “7 volt pada stabilizer + 5 volt pada beban.” Pada arus setengah ampere, 2,5 watt dilepaskan pada beban, dan pada 7805 - sebanyak 3,5 watt.
Ternyata "ekstra" 7 volt padam begitu saja di stabilizer, berubah menjadi panas. Pertama, hal ini menyebabkan masalah pada pendinginan, dan kedua, memakan banyak energi dari sumber listrik. Jika diberi daya dari stopkontak, hal ini tidak terlalu menakutkan (walaupun tetap menimbulkan kerusakan bagi lingkungan), namun jika diberi daya dengan baterai atau baterai yang dapat diisi ulang, hal ini tidak dapat diabaikan.
Masalah lainnya adalah umumnya tidak mungkin membuat boost converter menggunakan metode ini. Seringkali kebutuhan seperti itu muncul, dan upaya untuk memecahkan masalah ini dua puluh atau tiga puluh tahun yang lalu sungguh menakjubkan - betapa rumitnya sintesis dan perhitungan rangkaian tersebut. Salah satu rangkaian paling sederhana dari jenis ini adalah konverter push-pull 5V->15V.
Harus diakui bahwa ini menyediakan isolasi galvanik, tetapi tidak menggunakan transformator secara efisien - hanya setengah dari belitan primer yang digunakan setiap saat.
Mari kita lupakan ini seperti mimpi buruk dan beralih ke sirkuit modern.
Sumber tegangan
Skema
Sirkuit mikro mudah digunakan sebagai konverter step-down: saklar bipolar yang kuat terletak di dalam, yang tersisa hanyalah menambahkan komponen regulator yang tersisa - dioda cepat, induktansi dan kapasitor keluaran, juga dimungkinkan untuk pasang kapasitor input - hanya 5 bagian.
Versi LM2596ADJ juga memerlukan rangkaian pengaturan tegangan keluaran, yaitu dua resistor atau satu resistor variabel.
Rangkaian konverter tegangan step down berbasis LM2596 :
Seluruh skema bersama-sama:
Di sini Anda bisa unduh lembar data untuk LM2596.
Prinsip operasi: saklar kuat di dalam perangkat, dikendalikan oleh sinyal PWM, mengirimkan pulsa tegangan ke induktansi. Di titik A, x% dari waktu terdapat tegangan penuh, dan (1-x)% dari waktu tersebut tegangannya nol. Filter LC menghaluskan osilasi ini dengan menyorot komponen konstan yang sama dengan tegangan suplai x*. Dioda melengkapi rangkaian ketika transistor dimatikan.
Deskripsi pekerjaan terperinci
Induktansi menolak perubahan arus yang melaluinya. Ketika tegangan muncul di titik A, induktor menciptakan tegangan induksi diri negatif yang besar, dan tegangan pada beban menjadi sama dengan perbedaan antara tegangan suplai dan tegangan induksi diri. Arus dan tegangan induktansi pada beban meningkat secara bertahap.
Setelah tegangan menghilang di titik A, induktor berusaha mempertahankan arus sebelumnya yang mengalir dari beban dan kapasitor, dan menghubungkannya melalui dioda ke ground - arus tersebut secara bertahap turun. Dengan demikian, tegangan beban selalu lebih kecil dari tegangan masukan dan bergantung pada siklus kerja pulsa.
Tegangan keluaran
Modul ini tersedia dalam empat versi: dengan tegangan 3.3V (indeks –3.3), 5V (indeks –5.0), 12V (indeks –12) dan versi yang dapat disesuaikan LM2596ADJ. Masuk akal untuk menggunakan versi khusus di mana pun, karena tersedia dalam jumlah besar di gudang perusahaan elektronik dan kemungkinan besar Anda tidak akan kekurangannya - dan ini hanya memerlukan tambahan dua sen resistor. Dan tentunya versi 5 volt juga populer.
Jumlah stok ada di kolom terakhir.
Anda dapat mengatur tegangan keluaran dalam bentuk saklar DIP, contoh bagusnya diberikan di sini, atau dalam bentuk saklar putar. Dalam kedua kasus tersebut, Anda memerlukan baterai resistor presisi - tetapi Anda dapat mengatur voltase tanpa voltmeter.
Bingkai
Terdapat dua opsi housing: housing dudukan planar TO-263 (model LM2596S) dan housing lubang tembus TO-220 (model LM2596T). Saya lebih suka menggunakan LM2596S versi planar, karena dalam hal ini heatsink adalah papan itu sendiri, dan tidak perlu membeli heatsink eksternal tambahan. Selain itu, ketahanan mekanisnya jauh lebih tinggi, tidak seperti TO-220, yang harus disekrup ke sesuatu, bahkan ke papan - tetapi lebih mudah untuk memasang versi planar. Saya merekomendasikan penggunaan chip LM2596T-ADJ pada catu daya karena lebih mudah menghilangkan panas dalam jumlah besar dari casingnya.
Penghalusan riak tegangan masukan
Dapat digunakan sebagai penstabil “pintar” yang efektif setelah penyearahan arus. Karena rangkaian mikro secara langsung memonitor tegangan keluaran, fluktuasi tegangan masukan akan menyebabkan perubahan berbanding terbalik pada koefisien konversi rangkaian mikro, dan tegangan keluaran akan tetap normal.
Oleh karena itu, ketika menggunakan LM2596 sebagai konverter step-down setelah transformator dan penyearah, kapasitor input (yaitu yang terletak tepat setelah jembatan dioda) mungkin memiliki kapasitansi kecil (sekitar 50-100 μF).
Kapasitor keluaran
Karena frekuensi konversinya yang tinggi, kapasitor keluarannya juga tidak harus berkapasitas besar. Bahkan konsumen yang kuat pun tidak akan punya waktu untuk mengurangi kapasitor ini secara signifikan dalam satu siklus. Mari kita lakukan perhitungan: ambil kapasitor 100 µF, tegangan keluaran 5 V dan beban yang memakan 3 ampere. Muatan penuh kapasitor q = C*U = 100e-6 µF * 5 V = 500e-6 µC.
Dalam satu siklus konversi, beban akan mengambil dq = I*t = 3 A * 6,7 μs = 20 μC dari kapasitor (ini hanya 4% dari total muatan kapasitor), dan siklus baru akan segera dimulai, dan konverter akan memasukkan sebagian energi baru ke dalam kapasitor.
Yang terpenting jangan menggunakan kapasitor tantalum sebagai kapasitor input dan output. Mereka menulis langsung di lembar data - “jangan gunakan di sirkuit listrik”, karena mereka sangat tidak tahan bahkan terhadap tegangan lebih jangka pendek, dan tidak menyukai arus pulsa yang tinggi. Gunakan kapasitor elektrolitik aluminium biasa.
Efisiensi, efisiensi dan kehilangan panas
Efisiensinya tidak terlalu tinggi, karena transistor bipolar digunakan sebagai saklar yang kuat - dan memiliki penurunan tegangan yang bukan nol, sekitar 1,2V. Oleh karena itu penurunan efisiensi pada tegangan rendah.
Seperti yang Anda lihat, efisiensi maksimum dicapai ketika perbedaan antara tegangan input dan output sekitar 12 volt. Artinya, jika Anda perlu menurunkan tegangan sebesar 12 volt, sejumlah energi minimal akan berubah menjadi panas.
Apa efisiensi konverter? Ini adalah nilai yang mencirikan kerugian saat ini - karena pembangkitan panas pada saklar kuat yang terbuka penuh menurut hukum Joule-Lenz dan kerugian serupa selama proses transien - ketika saklar, katakanlah, hanya setengah terbuka. Besarnya efek dari kedua mekanisme tersebut dapat dibandingkan, jadi kita tidak boleh melupakan kedua jalur kerugian tersebut. Sejumlah kecil daya juga digunakan untuk memberi daya pada “otak” konverter itu sendiri.
Idealnya, ketika mengubah tegangan dari U1 ke U2 dan arus keluaran I2, daya keluaran sama dengan P2 = U2*I2, daya masukan sama dengan itu (kasus ideal). Artinya arus masukannya adalah I1 = U2/U1*I2.
Dalam kasus kami, konversi memiliki efisiensi di bawah satu, sehingga sebagian energi akan tetap berada di dalam perangkat. Misalnya, dengan efisiensi η, daya keluarannya adalah P_out = η*P_in, dan rugi-rugi P_loss = P_in-P_out = P_in*(1-η) = P_out*(1-η)/η. Tentu saja, konverter harus meningkatkan arus masukan untuk mempertahankan arus dan tegangan keluaran yang ditentukan.
Kita dapat berasumsi bahwa ketika mengkonversi 12V -> 5V dan arus keluaran 1A, rugi-rugi pada rangkaian mikro akan menjadi 1,3 watt, dan arus masukan akan menjadi 0,52A. Bagaimanapun, ini lebih baik daripada konverter linier mana pun, yang akan memberikan kerugian setidaknya 7 watt, dan akan mengkonsumsi 1 ampere dari jaringan input (termasuk untuk hal yang tidak berguna ini) - dua kali lebih banyak.
Omong-omong, sirkuit mikro LM2577 memiliki frekuensi operasi tiga kali lebih rendah, dan efisiensinya sedikit lebih tinggi, karena kerugian dalam proses transien lebih sedikit. Namun, diperlukan peringkat induktor dan kapasitor keluaran tiga kali lebih tinggi, yang berarti uang ekstra dan ukuran papan.
Meningkatkan arus keluaran
Meskipun arus keluaran sirkuit mikro sudah cukup besar, terkadang diperlukan arus yang lebih besar. Bagaimana cara keluar dari situasi ini?
- Beberapa konverter dapat diparalelkan. Tentu saja, tegangan outputnya harus sama persis. Dalam hal ini, Anda tidak dapat bertahan dengan resistor SMD sederhana di rangkaian pengaturan tegangan Umpan Balik, Anda perlu menggunakan resistor dengan akurasi 1%, atau mengatur tegangan secara manual dengan resistor variabel.
Pengisi daya USB untuk LM2596
Anda dapat membuat pengisi daya USB perjalanan yang sangat nyaman. Untuk melakukan ini, Anda perlu mengatur regulator ke tegangan 5V, menyediakan port USB dan menyediakan daya ke pengisi daya. Saya menggunakan baterai lithium polimer model radio yang dibeli di China yang menyediakan 5 amp jam pada 11,1 volt. Ini banyak – cukup untuk 8 kali mengisi daya ponsel cerdas biasa (tidak memperhitungkan efisiensi). Dengan mempertimbangkan efisiensi, setidaknya akan menjadi 6 kali lipat.
Jangan lupa untuk menyingkat pin D+ dan D- pada soket USB untuk memberi tahu ponsel bahwa ponsel terhubung ke pengisi daya dan arus yang ditransfer tidak terbatas. Tanpa kejadian ini, ponsel akan mengira telah terhubung ke komputer dan akan diisi arus 500 mA - dalam waktu yang sangat lama. Selain itu, arus seperti itu bahkan mungkin tidak mengimbangi konsumsi telepon saat ini, dan baterai tidak akan terisi sama sekali.
Anda juga dapat memberikan input 12V terpisah dari aki mobil dengan konektor pemantik rokok - dan mengganti sumber dengan semacam saklar. Saya menyarankan Anda untuk memasang LED yang menandakan bahwa perangkat menyala, agar tidak lupa mematikan baterai setelah pengisian penuh - jika tidak, kerugian pada konverter akan menguras baterai cadangan sepenuhnya dalam beberapa hari.
Baterai jenis ini sangat tidak cocok karena dirancang untuk arus tinggi - Anda dapat mencoba mencari baterai dengan arus lebih rendah, dan baterai tersebut akan lebih kecil dan ringan.
Penstabil saat ini
Penyesuaian arus keluaran
Hanya tersedia dengan versi tegangan keluaran yang dapat disesuaikan (LM2596ADJ). Omong-omong, orang Cina juga membuat papan versi ini, dengan pengaturan tegangan, arus, dan segala jenis indikasi - modul penstabil arus siap pakai pada LM2596 dengan perlindungan hubung singkat dapat dibeli dengan nama xw026fr4.
Jika Anda tidak ingin menggunakan modul yang sudah jadi, dan ingin membuat rangkaian ini sendiri, tidak ada yang rumit, dengan satu pengecualian: sirkuit mikro tidak memiliki kemampuan untuk mengontrol arus, tetapi Anda dapat menambahkannya. Saya akan menjelaskan cara melakukan ini, dan mengklarifikasi poin-poin sulit sepanjang proses tersebut.
Aplikasi
Penstabil arus adalah sesuatu yang diperlukan untuk memberi daya pada LED yang kuat (omong-omong - proyek mikrokontroler saya driver LED berdaya tinggi), dioda laser, pelapisan listrik, pengisian baterai. Seperti halnya penstabil tegangan, ada dua jenis perangkat tersebut - linier dan berdenyut.
Penstabil arus linier klasik adalah LM317, dan cukup bagus di kelasnya - tetapi arus maksimumnya adalah 1,5A, yang tidak cukup untuk banyak LED berdaya tinggi. Sekalipun Anda memberi daya pada stabilizer ini dengan transistor eksternal, kerugian yang ditimbulkannya tidak dapat diterima. Seluruh dunia sedang meributkan konsumsi energi bola lampu siaga, namun di sini LM317 bekerja dengan efisiensi 30%. Ini bukan metode kami.
Tapi sirkuit mikro kami adalah driver yang nyaman untuk konverter tegangan pulsa yang memiliki banyak mode operasi. Kerugiannya minimal, karena mode operasi linier transistor tidak digunakan, hanya mode utama.
Awalnya ditujukan untuk rangkaian stabilisasi tegangan, tetapi beberapa elemen mengubahnya menjadi penstabil arus. Faktanya adalah bahwa sirkuit mikro sepenuhnya bergantung pada sinyal "Umpan Balik" sebagai umpan balik, tetapi apa yang akan diberikannya terserah kita.
Dalam rangkaian switching standar, tegangan disuplai ke kaki ini dari pembagi tegangan keluaran resistif. 1.2V adalah keseimbangan; jika Umpan Balik lebih kecil, driver meningkatkan siklus kerja pulsa; jika lebih besar, ia menurunkannya. Tetapi Anda dapat memberikan tegangan ke masukan ini dari shunt arus!
Melangsir
Misalnya pada arus 3A perlu mengambil shunt dengan nilai nominal tidak lebih dari 0,1 Ohm. Pada resistansi seperti itu, arus ini akan melepaskan sekitar 1 W, jadi itu jumlah yang banyak. Lebih baik memparalelkan tiga shunt tersebut, memperoleh resistansi 0,033 Ohm, penurunan tegangan 0,1 V, dan pelepasan panas 0,3 W.
Namun, masukan Umpan Balik memerlukan tegangan 1,2V - dan kami hanya memiliki 0,1V. Tidak masuk akal untuk memasang resistansi yang lebih tinggi (panas akan dilepaskan 150 kali lebih banyak), jadi yang tersisa hanyalah meningkatkan tegangan ini. Ini dilakukan dengan menggunakan penguat operasional.
Penguat op-amp non-pembalik
Skema klasik, apa yang lebih sederhana?
Kami bersatu
Sekarang kita menggabungkan rangkaian konverter tegangan konvensional dan penguat menggunakan op-amp LM358, ke input yang kita sambungkan dengan shunt arus.
Resistor kuat 0,033 Ohm adalah shunt. Itu dapat dibuat dari tiga resistor 0,1 Ohm yang dihubungkan secara paralel, dan untuk meningkatkan disipasi daya yang diizinkan, gunakan resistor SMD dalam paket 1206, letakkan dengan celah kecil (tidak berdekatan) dan usahakan untuk meninggalkan lapisan tembaga sebanyak-banyaknya di sekelilingnya. resistor dan di bawahnya mungkin. Kapasitor kecil dihubungkan ke keluaran Umpan Balik untuk menghilangkan kemungkinan transisi ke mode osilator.
Kami mengatur arus dan tegangan
Mari kita sambungkan kedua sinyal ke input Umpan Balik - baik arus maupun tegangan. Untuk menggabungkan sinyal-sinyal ini, kita akan menggunakan diagram pengkabelan biasa “DAN” pada dioda. Jika sinyal arus lebih tinggi dari sinyal tegangan maka akan mendominasi dan sebaliknya.
Beberapa kata tentang penerapan skema ini
Anda tidak dapat mengatur tegangan keluaran. Meskipun tidak mungkin untuk mengatur arus dan tegangan keluaran secara bersamaan - keduanya sebanding satu sama lain, dengan koefisien "resistansi beban". Dan jika catu daya menerapkan skenario seperti “tegangan keluaran konstan, tetapi ketika arus melebihi, kita mulai mengurangi tegangan”, yaitu. CC/CV sudah menjadi charger.
Tegangan suplai maksimum untuk rangkaian adalah 30V, karena ini adalah batas untuk LM358. Anda dapat memperluas batas ini hingga 40V (atau 60V dengan versi LM2596-HV) jika Anda memberi daya pada op-amp dari dioda zener.
Dalam opsi terakhir, perlu menggunakan rakitan dioda sebagai dioda penjumlahan, karena kedua dioda di dalamnya dibuat dalam proses teknologi yang sama dan pada wafer silikon yang sama. Penyebaran parameternya akan jauh lebih kecil daripada penyebaran parameter masing-masing dioda diskrit - berkat ini kita akan memperoleh akurasi nilai pelacakan yang tinggi.
Anda juga perlu hati-hati memastikan bahwa rangkaian op-amp tidak menjadi bersemangat dan masuk ke mode penguat. Untuk melakukan ini, coba kurangi panjang semua konduktor, dan terutama track yang terhubung ke pin 2 LM2596. Jangan letakkan op amp di dekat jalur ini, tetapi tempatkan dioda SS36 dan kapasitor filter lebih dekat ke badan LM2596, dan pastikan luas minimum loop tanah yang terhubung ke elemen-elemen ini - perlu untuk memastikan panjang minimum dari kembalikan jalur saat ini “LM2596 -> VD/C -> LM2596”.
Penerapan LM2596 pada perangkat dan tata letak papan independen
Saya berbicara secara rinci tentang penggunaan sirkuit mikro di perangkat saya bukan dalam bentuk modul jadi artikel lain, yang meliputi: pilihan dioda, kapasitor, parameter induktor, dan juga berbicara tentang pengkabelan yang benar dan beberapa trik tambahan.
Peluang untuk pengembangan lebih lanjut
Analog yang ditingkatkan dari LM2596
Cara termudah setelah chip ini adalah beralih ke LM2678. Intinya, ini adalah konverter stepdown yang sama, hanya dengan transistor efek medan, sehingga efisiensinya meningkat hingga 92%. Benar, ia memiliki 7 kaki, bukan 5, dan tidak kompatibel dengan pin-to-pin. Namun, chip ini sangat mirip dan akan menjadi pilihan yang sederhana dan nyaman dengan peningkatan efisiensi.
L5973D– chip yang agak tua, menyediakan hingga 2,5A, dan efisiensi yang sedikit lebih tinggi. Ia juga memiliki frekuensi konversi hampir dua kali lipat (250 kHz) - oleh karena itu, diperlukan peringkat induktor dan kapasitor yang lebih rendah. Namun, saya melihat apa yang terjadi jika Anda memasukkannya langsung ke jaringan mobil - sering kali hal itu menghilangkan gangguan.
ST1S10- konverter stepdown DC–DC yang sangat efisien (efisiensi 90%).
- Membutuhkan 5–6 komponen eksternal;
ST1S14- pengontrol tegangan tinggi (hingga 48 volt). Frekuensi pengoperasian tinggi (850 kHz), arus keluaran hingga 4A, keluaran Daya Baik, efisiensi tinggi (tidak lebih buruk dari 85%) dan sirkuit perlindungan terhadap arus beban berlebih menjadikannya konverter terbaik untuk memberi daya pada server dari 36 volt sumber.
Jika efisiensi maksimum diperlukan, Anda harus beralih ke pengontrol DC-DC stepdown yang tidak terintegrasi. Masalah dengan pengontrol terintegrasi adalah mereka tidak pernah memiliki transistor daya dingin - resistansi saluran tipikal tidak lebih dari 200 mOhm. Namun, jika Anda menggunakan pengontrol tanpa transistor internal, Anda dapat memilih transistor apa pun, bahkan AUIRFS8409–7P dengan resistansi saluran setengah miliohm
Konverter DC-DC dengan transistor eksternal
Bagian selanjutnya