Convertitore di tensione CC. Convertitori DC-DC MAXIM

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Gli schemi semplici non sono sempre peggiori di quelli sofisticati. E i circuiti basati su elementi discreti non sono in alcun modo inferiori ai microcircuiti già pronti. Un altro esempio può essere visto qui.

Uno dei dispositivi elettronici più popolari al giorno d'oggi sono i convertitori CC-CC a ciclo singolo a bassa potenza, ampiamente utilizzati nelle apparecchiature a batteria portatili. Naturalmente, molte aziende si stanno sviluppando attivamente in questo settore e ci sono innumerevoli dispositivi già pronti. Nella fig. Ad esempio, la Figura 1 mostra un diagramma a blocchi di uno dei comuni convertitori TPS61045 prodotti da Texas Instruments.

Questo schema a blocchi non è niente di eccezionale in termini di numero di elementi utilizzati, non meno di quelli di dispositivi simili di altri produttori. Questo è probabilmente il motivo per cui i convertitori DC-DC integrati sono prodotti elettronici piuttosto costosi. Oltre allo schema a blocchi esagerato, alcuni di questi dispositivi soffrono di instabilità degli impulsi a causa di un coefficiente di conversione irragionevolmente elevato nel circuito OOS. Ad esempio, nella Fig. La Figura 2 mostra una forma d'onda di tensione semplificata in questa modalità attraverso l'induttanza del convertitore SP6641 di Sipex.

Apparentemente, i fatti di cui sopra erano una conseguenza dell'uso di tecnologie integrate che, eliminando la relazione diretta tra il numero di componenti utilizzati e le dimensioni dei dispositivi elettronici, allo stesso tempo eliminavano la motivazione per creare un'elettronica ottimale. Di conseguenza, l’inutile complessità dei circuiti integrati è diventata diffusa e i consumatori devono pagarne il prezzo.

Pertanto, questo articolo tenta di dimostrare che se non si utilizzano componenti non necessari per implementare dispositivi elettronici, si ottengono prodotti che non sono in alcun modo inferiori agli analoghi integrati e per certi aspetti addirittura superiori ad essi. A partire da un costo inferiore.

Inoltre, poiché tali dispositivi contengono esattamente tanti componenti quanti sono necessari per risolvere un problema specifico, in termini di area occupata sulla scheda, sono quasi altrettanto buoni degli analoghi integrati, sebbene siano realizzati su elementi separati. Inoltre, l'implementazione su singoli elementi consente spesso di fornire parametri elettrici migliori rispetto ai circuiti integrati, poiché lo sviluppatore ha l'opportunità, durante la creazione del suo dispositivo, di selezionare i migliori componenti discreti al momento, cosa che non può essere garantita quando si utilizzano già pronti microcircuiti, la qualità degli elementi utilizzati nei quali è per sempre legata al periodo del loro sviluppo.

Il circuito elettrico di un convertitore a ciclo singolo, a conferma di quanto sopra, è presentato in Fig.3.

La struttura del dispositivo presentato è universale e consente di realizzare convertitori con qualsiasi tipo di modulazione.

In questo caso viene utilizzata la modulazione della frequenza degli impulsi, che non solo consente di implementare la struttura più semplice del convertitore, ma contribuisce anche alla sua maggiore efficienza rispetto ai convertitori che utilizzano PWM. Ciò è spiegato dal fatto che quando si utilizza la modulazione della frequenza degli impulsi e si riduce la corrente nel carico, l'efficienza diminuisce solo a causa del consumo di corrente iniziale del circuito di controllo dell'interruttore di uscita, a differenza dei convertitori con PWM, dove l'efficienza si deteriora ulteriormente a causa dell'uso inefficace dell'induttanza quando la sua carica diminuisce, che è particolarmente pronunciata con coefficienti di conversione elevati.

Il dispositivo è universale, ma in questo caso particolare è progettato per convertire la tensione di due batterie NiMh con una tensione di 2...2,7 V nella tensione di alimentazione per un display OLED (~13 V, 30 mA).

Si prega di notare che il convertitore non contiene comparatori o amplificatori operazionali. Ciò non solo garantisce una stabilità della tensione di uscita non inferiore all'1% quando la tensione di ingresso cambia entro 2,5...4 V o quando cambia il carico, il che è abbastanza sufficiente per qualsiasi attività pratica, ma di conseguenza viene eliminata anche l'instabilità degli impulsi di cui è semplicemente piacevole osservare un oscillogramma pulito sull'anodo VD4 in contrasto con l'immagine nello stesso punto per alcuni microcircuiti industriali. Di conseguenza, è garantito un livello minimo di interferenza. Questa caratteristica è determinata non solo dal guadagno minimo richiesto nel loop OOS, ma anche dal tipo di modulazione utilizzata.

Grazie alla compensazione reciproca delle deviazioni di temperatura in VD1, VT1 e VD3, il dispositivo descritto ha anche una buona stabilità della temperatura - non peggiore del 2% nell'intervallo di temperatura -20...+50 °C. L'efficienza del convertitore quando si utilizza l'induttanza Murata LQH55D relativamente economica è di circa l'85% anche con una tensione di ingresso di 2 V e la potenza di uscita massima, che a tale tensione di ingresso raggiunge 0,4 W. Le migliori caratteristiche del dispositivo sono assicurate quando DD1 è alimentato da una sorgente separata con una tensione di 2,5…5 V.

Va notato che meno il costo dei condensatori al tantalio, del diodo raddrizzatore e dell'induttanza, utilizzati anche nella versione a microcircuito, il costo dei componenti del dispositivo presentato è di circa 10 rubli, mentre il prezzo al dettaglio del microcircuito TPS61045, previsto per gli stessi scopi e con parametri peggiori, in media non meno di 50 rubli. Di conseguenza, i componenti aggiuntivi del suddetto microcircuito costano agli utenti 40 rubli.

L'unico inconveniente evidente del convertitore presentato è che quando DD1 è alimentato da una fonte primaria e quando la tensione primaria scende al di sotto di un certo limite, è possibile una situazione in cui si verifica un feedback positivo attraverso la fonte di alimentazione e in tale situazione, o la potenza dissipata sull'interruttore MOS potrebbe superare il limite consentito oppure l'interruttore MOS scaricherà semplicemente la sorgente primaria. Ciò si spiega con l'allungamento degli impulsi di uscita dell'elemento logico utilizzato quando la sua tensione di alimentazione diminuisce.

Tuttavia, se lo si desidera, questa situazione può essere eliminata con costi aggiuntivi minimi: è sufficiente collegare l'uscita di un monitor di potenza convenzionale del tipo, ad esempio BD47xx, con una tensione di risposta pari alla tensione di alimentazione minima consentita del convertitore , in parallelo con il gruppo diodi VD1, e l'ingresso del monitor deve essere collegato alla fonte di alimentazione primaria. Se utilizzato in dispositivi a microcontrollore, è possibile spegnere il convertitore utilizzando l'ingresso di spegnimento applicandogli un livello logico basso non appena l'ADC del microcontrollore rileva uno scaricamento della batteria inferiore al livello consentito.

Nella fig. La Figura 4 mostra una versione della traccia del convertitore su un circuito stampato in una scala di circa 4:1. Dimensioni reali – 14 × 17 mm senza perni di collegamento. Se è necessario ottenere tensioni di uscita inferiori a 8 V, il diodo zener VD4 deve essere sostituito con un regolatore shunt come LMV431.

Sono possibili anche varie modifiche del convertitore mostrato in Fig. 1. 3. Una delle opzioni teoricamente possibili è mostrata ad esempio in Fig. 5*.

Riso. 5
(*Questo dispositivo non viene utilizzato nei miei sviluppi e pertanto non è stato implementato o testato.)

Questa opzione utilizza un circuito di controllo utilizzato nei semplici convertitori DC-DC single-ended almeno dagli anni '80 del secolo scorso. Convertitori di questo tipo consentono di evitare l'utilizzo di convertitori di tipo sepico, che non presentano alcun vantaggio rispetto ad essi, tranne la possibilità di collegare non il più, ma il meno della batteria al filo comune del dispositivo alimentato dalla convertitore. Poiché mostrato in Fig. 5 è molto più economico, semplice ed efficiente dei citati convertitori di tipo sepico; ne rende del tutto inutile l'utilizzo, salvo casi particolari.

Una proprietà notevole di questo convertitore, come, tra l'altro, dei convertitori di tipo sepico, è la capacità di lavorare con fonti primarie, la cui tensione può essere qualsiasi, inferiore o superiore alla tensione di uscita. Purtroppo il campo delle possibili tensioni di sorgente primarie nel dispositivo descritto è limitato dalle capacità del trigger di Schmitt utilizzato in termini di tensioni di alimentazione consentite. In quello mostrato in Fig. Nell'opzione 5, l'intervallo di tensione della sorgente primaria non deve superare 2...5,5 V con una tensione di uscita, ad esempio, di 3 V.

Tra gli altri vantaggi, quando si utilizza questo circuito, diventa possibile utilizzare la batteria come fonte di polarizzazione negativa, invece di utilizzare convertitori speciali o avvolgimenti aggiuntivi con un raddrizzatore.

LM2596 riduce la tensione in ingresso (a 40 V) - l'uscita è regolata, la corrente è 3 A. Ideale per i LED in un'auto. Moduli molto economici: circa 40 rubli in Cina.

Texas Instruments produce controller CC-CC LM2596 di alta qualità, affidabili, convenienti ed economici e facili da usare. Le fabbriche cinesi producono convertitori stepdown pulsati ultra economici basati su di esso: il prezzo di un modulo per LM2596 è di circa 35 rubli (compresa la consegna). Ti consiglio di acquistare un lotto di 10 pezzi contemporaneamente: ci sarà sempre un utilizzo e il prezzo scenderà a 32 rubli e meno di 30 rubli quando ordini 50 pezzi. Maggiori informazioni sul calcolo del circuito del microcircuito, sulla regolazione della corrente e della tensione, sulla sua applicazione e su alcuni degli svantaggi del convertitore.

Il tipico metodo di utilizzo è una sorgente di tensione stabilizzata. È facile realizzare un alimentatore a commutazione basato su questo stabilizzatore; lo utilizzo come alimentatore da laboratorio semplice e affidabile in grado di resistere ai cortocircuiti. Sono attraenti per la coerenza della qualità (sembrano tutti realizzati nella stessa fabbrica - ed è difficile commettere errori in cinque parti) e per il pieno rispetto della scheda tecnica e delle caratteristiche dichiarate.

Un'altra applicazione è uno stabilizzatore di corrente impulsiva per alimentatore per LED ad alta potenza. Il modulo su questo chip ti consentirà di collegare una matrice LED automobilistica da 10 watt, fornendo inoltre protezione da cortocircuito.

Consiglio vivamente di acquistarne una dozzina: torneranno sicuramente utili. Sono unici nel loro genere: la tensione di ingresso arriva fino a 40 volt e sono necessari solo 5 componenti esterni. Questo è comodo: puoi aumentare la tensione sul bus di alimentazione della casa intelligente a 36 volt riducendo la sezione dei cavi. Installiamo tale modulo nei punti di consumo e lo configuriamo sui 12, 9, 5 volt richiesti o secondo necessità.

Diamo un'occhiata più da vicino a loro.

Caratteristiche del chip:

• Tensione in ingresso - da 2,4 a 40 volt (fino a 60 volt nella versione HV)
• Voltaggio in uscita - fisso o regolabile (da 1,2 a 37 volt)
• Corrente di uscita - fino a 3 ampere (con buon raffreddamento - fino a 4,5 A)
• Frequenza di conversione - 150 kHz
• Custodia - TO220-5 (montaggio a foro passante) o D2PAK-5 (montaggio superficiale)
• Efficienza: 70-75% a basse tensioni, fino al 95% ad alte tensioni

1. Sorgente di tensione stabilizzata
2. Circuito convertitore
3. Scheda dati
4. Caricatore USB basato su LM2596
5. Stabilizzatore di corrente
6. Utilizzare in dispositivi fatti in casa
7. Regolazione della corrente e della tensione in uscita
8. Analoghi migliorati di LM2596

Storia - stabilizzatori lineari

Per cominciare, spiegherò perché i convertitori di tensione lineari standard come LM78XX (ad esempio 7805) o LM317 non sono validi. Ecco il suo diagramma semplificato.

L'elemento principale di un tale convertitore è un potente transistor bipolare, acceso nel suo significato "originale" - come un resistore controllato. Questo transistor fa parte di una coppia Darlington (per aumentare il coefficiente di trasferimento di corrente e ridurre la potenza richiesta per far funzionare il circuito). La corrente di base è impostata dall'amplificatore operazionale, che amplifica la differenza tra la tensione di uscita e quella impostata dallo ION (sorgente di tensione di riferimento), ovvero è collegato secondo il classico circuito amplificatore di errore.

Pertanto, il convertitore accende semplicemente il resistore in serie con il carico e controlla la sua resistenza in modo che, ad esempio, vengano spenti esattamente 5 volt attraverso il carico. È facile calcolare che quando la tensione diminuisce da 12 volt a 5 (un caso molto comune di utilizzo del chip 7805), i 12 volt in ingresso vengono distribuiti tra lo stabilizzatore e il carico nel rapporto “7 volt sullo stabilizzatore + 5 volt sul carico." Con una corrente di mezzo ampere, vengono rilasciati 2,5 watt sul carico e con 7805 - fino a 3,5 watt.

Si scopre che i 7 volt "extra" si spengono semplicemente sullo stabilizzatore, trasformandosi in calore. In primo luogo, ciò causa problemi con il raffreddamento e, in secondo luogo, richiede molta energia dalla fonte di alimentazione. Se alimentato da una presa, questo non è molto spaventoso (anche se provoca comunque danni all'ambiente), ma se alimentato da batterie o batterie ricaricabili, questo non può essere ignorato.

Un altro problema è che generalmente è impossibile realizzare un convertitore boost utilizzando questo metodo. Spesso si presenta una tale necessità e i tentativi di risolvere questo problema venti o trent'anni fa sono sorprendenti: quanto fosse complessa la sintesi e il calcolo di tali circuiti. Uno dei circuiti più semplici di questo tipo è un convertitore push-pull 5V->15V.

Bisogna ammettere che fornisce l'isolamento galvanico, ma non utilizza il trasformatore in modo efficiente: viene utilizzata solo la metà dell'avvolgimento primario in qualsiasi momento.

Dimentichiamolo come un brutto sogno e passiamo ai circuiti moderni.

Sorgente di tensione

Schema

Il microcircuito è comodo da usare come convertitore step-down: all'interno si trova un potente interruttore bipolare, non resta che aggiungere i restanti componenti del regolatore: un diodo veloce, un'induttanza e un condensatore di uscita, è anche possibile installare un condensatore di ingresso - solo 5 parti.

La versione LM2596ADJ richiederà anche un circuito di impostazione della tensione di uscita, ovvero due resistori o un resistore variabile.

Circuito convertitore di tensione step-down basato su LM2596:

L'intero schema insieme:

Qui puoi scarica la scheda tecnica per LM2596.

Principio di funzionamento: un potente interruttore all'interno del dispositivo, controllato da un segnale PWM, invia impulsi di tensione all'induttanza. Nel punto A, x% delle volte c'è piena tensione e (1-x)% delle volte la tensione è zero. Il filtro LC attenua queste oscillazioni evidenziando una componente costante pari a x * tensione di alimentazione. Il diodo completa il circuito quando il transistor è spento.

Descrizione dettagliata del lavoro

L'induttanza resiste al cambiamento di corrente che la attraversa. Quando la tensione appare nel punto A, l'induttore crea una grande tensione di autoinduzione negativa e la tensione attraverso il carico diventa uguale alla differenza tra la tensione di alimentazione e la tensione di autoinduzione. La corrente di induttanza e la tensione sul carico aumentano gradualmente.

Dopo che la tensione è scomparsa nel punto A, l'induttore si sforza di mantenere la corrente precedente che fluisce dal carico e dal condensatore e la cortocircuita attraverso il diodo a terra: diminuisce gradualmente. Pertanto, la tensione di carico è sempre inferiore alla tensione di ingresso e dipende dal ciclo di lavoro degli impulsi.

Tensione di uscita

Il modulo è disponibile in quattro versioni: con tensione di 3,3 V (indice –3,3), 5 V (indice –5,0), 12 V (indice –12) e una versione regolabile LM2596ADJ. Ha senso utilizzare ovunque la versione personalizzata, poiché è disponibile in grandi quantità nei magazzini delle aziende elettroniche ed è improbabile che ne manchi - e richiede solo resistori da due centesimi aggiuntivi. E naturalmente è apprezzata anche la versione a 5 volt.

La quantità in stock è nell'ultima colonna.

È possibile impostare la tensione di uscita sotto forma di interruttore DIP, un buon esempio di ciò è riportato qui, o sotto forma di interruttore rotante. In entrambi i casi avrai bisogno di una batteria di resistori di precisione, ma puoi regolare la tensione senza voltmetro.

Telaio

Sono disponibili due opzioni di custodia: la custodia a montaggio planare TO-263 (modello LM2596S) e la custodia a foro passante TO-220 (modello LM2596T). Preferisco utilizzare la versione planare dell'LM2596S, poiché in questo caso il dissipatore è la scheda stessa e non è necessario acquistare un ulteriore dissipatore esterno. Inoltre, la sua resistenza meccanica è molto più elevata, a differenza del TO-220, che deve essere avvitato a qualcosa, anche a una tavola, ma in questo caso è più semplice installare la versione planare. Consiglio di utilizzare il chip LM2596T-ADJ negli alimentatori perché è più facile rimuovere una grande quantità di calore dal suo case.

Attenuazione dell'ondulazione della tensione di ingresso

Può essere utilizzato come efficace stabilizzatore "intelligente" dopo il raddrizzamento della corrente. Poiché il microcircuito monitora direttamente la tensione di uscita, le fluttuazioni della tensione di ingresso causeranno una variazione inversamente proporzionale nel coefficiente di conversione del microcircuito e la tensione di uscita rimarrà normale.

Ne consegue che quando si utilizza l'LM2596 come convertitore step-down dopo un trasformatore e un raddrizzatore, il condensatore di ingresso (cioè quello situato immediatamente dopo il ponte a diodi) può avere una piccola capacità (circa 50-100 μF).

Condensatore di uscita

A causa dell'elevata frequenza di conversione, anche il condensatore di uscita non deve avere una grande capacità. Anche un consumatore potente non avrà il tempo di ridurre significativamente questo condensatore in un ciclo. Facciamo il calcolo: prendiamo un condensatore da 100 µF, una tensione di uscita di 5 V e un carico che consuma 3 ampere. Carica completa del condensatore q = C*U = 100e-6 µF * 5 V = 500e-6 µC.

In un ciclo di conversione, il carico prenderà dq = I*t = 3 A * 6,7 μs = 20 μC dal condensatore (questo è solo il 4% della carica totale del condensatore) e immediatamente inizierà un nuovo ciclo e il convertitore immetterà una nuova porzione di energia nel condensatore.

La cosa più importante è non utilizzare condensatori al tantalio come condensatori di ingresso e di uscita. Scrivono direttamente nelle schede tecniche: "non utilizzare nei circuiti di potenza", perché tollerano molto male anche le sovratensioni a breve termine e non amano le correnti impulsive elevate. Utilizzare normali condensatori elettrolitici in alluminio.

Efficienza, rendimento e dispersione termica

L'efficienza non è così elevata, poiché un transistor bipolare viene utilizzato come un potente interruttore e ha una caduta di tensione diversa da zero, circa 1,2 V. Da qui il calo di efficienza a basse tensioni.

Come puoi vedere, la massima efficienza si ottiene quando la differenza tra le tensioni di ingresso e di uscita è di circa 12 volt. Cioè, se è necessario ridurre la tensione di 12 volt, una quantità minima di energia verrà trasformata in calore.

Cos'è l'efficienza del convertitore? Questo è un valore che caratterizza le perdite di corrente - dovute alla generazione di calore su un potente interruttore completamente aperto secondo la legge di Joule-Lenz e a perdite simili durante processi transitori - quando l'interruttore è, ad esempio, solo semiaperto. Gli effetti di entrambi i meccanismi possono essere paragonabili in termini di entità, quindi non bisogna dimenticare entrambi i percorsi di perdita. Una piccola quantità di energia viene utilizzata anche per alimentare il “cervello” del convertitore stesso.

Idealmente, quando si converte la tensione da U1 a U2 e la corrente di uscita I2, la potenza di uscita è uguale a P2 = U2*I2, la potenza di ingresso è uguale ad essa (caso ideale). Ciò significa che la corrente in ingresso sarà I1 = U2/U1*I2.

Nel nostro caso la conversione ha un rendimento inferiore all'unità, quindi parte dell'energia rimarrà all'interno del dispositivo. Ad esempio, con efficienza η, la potenza in uscita sarà P_out = η*P_in e le perdite P_loss = P_in-P_out = P_in*(1-η) = P_out*(1-η)/η. Naturalmente, il convertitore dovrà aumentare la corrente di ingresso per mantenere la corrente e la tensione di uscita specificate.

Possiamo supporre che quando si convertono 12 V -> 5 V e una corrente di uscita di 1 A, le perdite nel microcircuito saranno di 1,3 watt e la corrente di ingresso sarà di 0,52 A. In ogni caso, questo è migliore di qualsiasi convertitore lineare, che fornirà almeno 7 watt di perdite e consumerà 1 ampere dalla rete di ingresso (anche per questo compito inutile) - il doppio.

A proposito, il microcircuito LM2577 ha una frequenza operativa tre volte inferiore e la sua efficienza è leggermente superiore, poiché ci sono meno perdite nei processi transitori. Tuttavia, sono necessarie caratteristiche tre volte superiori dell'induttore e del condensatore di uscita, il che significa denaro e dimensioni della scheda extra.

Aumento della corrente in uscita

Nonostante la corrente di uscita del microcircuito già abbastanza elevata, a volte è necessaria ancora più corrente. Come uscire da questa situazione?

1. È possibile parallelizzare più convertitori. Naturalmente devono essere impostati esattamente sulla stessa tensione di uscita. In questo caso, non è possibile utilizzare semplici resistori SMD nel circuito di impostazione della tensione di feedback, è necessario utilizzare resistori con una precisione dell'1% o impostare manualmente la tensione con un resistore variabile.

Se non si è sicuri di una piccola differenza di tensione, è meglio collegare i convertitori in parallelo tramite un piccolo shunt, dell'ordine di diverse decine di milliohm. Altrimenti, l'intero carico ricadrà sulle spalle del convertitore con la tensione più alta e potrebbe non farcela. 2. È possibile utilizzare un buon raffreddamento: un grande radiatore, un circuito stampato multistrato con un'ampia area. Ciò consentirà di [aumentare la corrente](/lm2596-tips-and-tricks/ “Uso di LM2596 nei dispositivi e nel layout della scheda”) a 4,5 A. 3. Infine, puoi [spostare la chiave potente](#a7) all'esterno della custodia del microcircuito. Ciò consentirà di utilizzare un transistor ad effetto di campo con una caduta di tensione molto piccola e aumenterà notevolmente sia la corrente di uscita che l'efficienza.

Caricatore USB per LM2596

Puoi creare un caricabatterie USB da viaggio molto conveniente. Per fare ciò, è necessario impostare il regolatore sulla tensione di 5 V, dotarlo di una porta USB e fornire alimentazione al caricabatterie. Utilizzo una batteria ai polimeri di litio modello radio acquistata in Cina che fornisce 5 ampere/ora a 11,1 volt. Questo è molto, abbastanza per 8 volte caricare un normale smartphone (senza tenere conto dell'efficienza). Tenendo conto dell'efficienza, sarà almeno 6 volte.

Non dimenticare di cortocircuitare i pin D+ e D- della presa USB per dire al telefono che è collegato al caricabatterie e che la corrente trasferita è illimitata. Senza questo evento, il telefono penserà di essere collegato al computer e verrà caricato con una corrente di 500 mA, per un tempo molto lungo. Inoltre, tale corrente potrebbe non compensare nemmeno il consumo attuale del telefono e la batteria non si caricherà affatto.

Puoi anche fornire un ingresso separato da 12 V dalla batteria dell'auto con un connettore per accendisigari e commutare le fonti con una sorta di interruttore. Ti consiglio di installare un LED che segnalerà che il dispositivo è acceso, in modo da non dimenticare di spegnere la batteria dopo la ricarica completa, altrimenti le perdite nel convertitore scaricheranno completamente la batteria di riserva in pochi giorni.

Questo tipo di batteria non è molto adatta perché è progettata per correnti elevate: puoi provare a trovare una batteria con corrente inferiore e sarà più piccola e leggera.

Stabilizzatore di corrente

Regolazione della corrente di uscita

Disponibile solo con la versione con tensione di uscita regolabile (LM2596ADJ). A proposito, i cinesi realizzano anche questa versione della scheda, con regolazione della tensione e della corrente e tutti i tipi di indicazioni: un modulo stabilizzatore di corrente già pronto sull'LM2596 con protezione da cortocircuito può essere acquistato con il nome xw026fr4.

Se non vuoi utilizzare un modulo già pronto e vuoi realizzare questo circuito da solo, non c'è niente di complicato, con un'eccezione: il microcircuito non ha la capacità di controllare la corrente, ma puoi aggiungerla. Spiegherò come farlo e chiarirò i punti difficili lungo il percorso.

Applicazione

Uno stabilizzatore di corrente è necessario per alimentare potenti LED (a proposito, il mio progetto di microcontrollore driver LED ad alta potenza), diodi laser, galvanica, carica batterie. Come per gli stabilizzatori di tensione, esistono due tipi di tali dispositivi: lineari e pulsati.

Il classico stabilizzatore di corrente lineare è l'LM317, ed è abbastanza buono nella sua categoria, ma la sua corrente massima è 1,5 A, che non è sufficiente per molti LED ad alta potenza. Anche se alimenti questo stabilizzatore con un transistor esterno, le perdite su di esso sono semplicemente inaccettabili. Il mondo intero sta facendo storie sul consumo energetico delle lampadine di riserva, ma qui l'LM317 funziona con un'efficienza del 30%. Questo non è il nostro metodo.

Ma il nostro microcircuito è un driver conveniente per un convertitore di tensione a impulsi che ha molte modalità operative. Le perdite sono minime, poiché non vengono utilizzate modalità operative lineari dei transistor, ma solo quelle chiave.

Originariamente era destinato ai circuiti di stabilizzazione della tensione, ma diversi elementi lo trasformano in uno stabilizzatore di corrente. Il fatto è che il microcircuito si basa interamente sul segnale "Feedback" come feedback, ma dipende da noi cosa alimentarlo.

Nel circuito di commutazione standard, la tensione viene fornita a questo ramo da un partitore di tensione di uscita resistivo. 1.2V è un equilibrio; se il Feedback è minore il driver aumenta il duty cycle degli impulsi; se è maggiore lo diminuisce; Ma puoi applicare tensione a questo ingresso da uno shunt di corrente!

Shunt

Ad esempio, con una corrente di 3 A, è necessario prendere uno shunt con un valore nominale non superiore a 0,1 Ohm. A una tale resistenza, questa corrente rilascerà circa 1 W, quindi è molto. È meglio collegare in parallelo tre di questi shunt, ottenendo una resistenza di 0,033 Ohm, una caduta di tensione di 0,1 V e un rilascio di calore di 0,3 W.

Tuttavia, l'ingresso Feedback richiede una tensione di 1,2 V e noi abbiamo solo 0,1 V. È irrazionale installare una resistenza più elevata (il calore verrà rilasciato 150 volte di più), quindi non resta che aumentare in qualche modo questa tensione. Questo viene fatto utilizzando un amplificatore operazionale.

Amplificatore operazionale non invertente

Schema classico, cosa potrebbe essere più semplice?

Ci uniamo

Ora combiniamo un circuito convertitore di tensione convenzionale e un amplificatore che utilizza un amplificatore operazionale LM358, al cui ingresso colleghiamo uno shunt di corrente.

Un potente resistore da 0,033 Ohm è uno shunt. Può essere costituito da tre resistori da 0,1 Ohm collegati in parallelo e, per aumentare la dissipazione di potenza consentita, utilizzare resistori SMD in un contenitore 1206, posizionarli con un piccolo spazio (non ravvicinati) e cercare di lasciare quanto più strato di rame attorno al resistori e sotto di essi il più possibile. Un piccolo condensatore è collegato all'uscita Feedback per eliminare una possibile transizione alla modalità oscillatore.

Regoliamo sia la corrente che la tensione

Colleghiamo entrambi i segnali all'ingresso Feedback: sia corrente che tensione. Per combinare questi segnali, utilizzeremo il consueto schema elettrico “AND” sui diodi. Se il segnale di corrente è superiore al segnale di tensione, prevarrà e viceversa.

Qualche parola sull'applicabilità dello schema

Non è possibile regolare la tensione di uscita. Sebbene sia impossibile regolare contemporaneamente sia la corrente che la tensione di uscita, sono proporzionali tra loro, con un coefficiente di "resistenza di carico". E se l'alimentatore implementa uno scenario come "tensione di uscita costante, ma quando la corrente supera, iniziamo a ridurre la tensione", ad es. CC/CV è già un caricabatterie.

La tensione di alimentazione massima per il circuito è 30 V, poiché questo è il limite per l'LM358. È possibile estendere questo limite a 40 V (o 60 V con la versione LM2596-HV) se si alimenta l'amplificatore operazionale da un diodo zener.

In quest'ultima opzione, è necessario utilizzare un gruppo di diodi come diodi sommatori, poiché entrambi i diodi in esso contenuti sono realizzati nell'ambito dello stesso processo tecnologico e sullo stesso wafer di silicio. La diffusione dei loro parametri sarà molto inferiore alla diffusione dei parametri dei singoli diodi discreti: grazie a ciò otterremo un'elevata precisione dei valori di tracciamento.

È inoltre necessario assicurarsi attentamente che il circuito dell'amplificatore operazionale non si ecciti e entri in modalità laser. Per fare ciò, prova a ridurre la lunghezza di tutti i conduttori, e in particolare del binario collegato al pin 2 dell'LM2596. Non posizionare l'amplificatore operazionale vicino a questa traccia, ma posizionare il diodo SS36 e il condensatore di filtro più vicino al corpo dell'LM2596 e garantire un'area minima del circuito di terra collegata a questi elementi: è necessario garantire una lunghezza minima del circuito restituisce il percorso corrente “LM2596 -> VD/C -> LM2596”.

Applicazione di LM2596 in dispositivi e layout di scheda indipendente

Ho parlato in dettaglio dell'uso dei microcircuiti nei miei dispositivi non sotto forma di un modulo finito un altro articolo, che copre: la scelta del diodo, dei condensatori, dei parametri dell'induttore, oltre a parlare del cablaggio corretto e di alcuni trucchi aggiuntivi.

Opportunità di ulteriore sviluppo

Analoghi migliorati di LM2596

Il modo più semplice dopo questo chip è passare a LM2678. In sostanza, questo è lo stesso convertitore stepdown, solo con un transistor ad effetto di campo, grazie al quale l'efficienza sale al 92%. È vero, ha 7 gambe invece di 5 e non è compatibile pin-to-pin. Tuttavia, questo chip è molto simile e sarà un'opzione semplice e conveniente con un'efficienza migliorata.

L5973D– un chip piuttosto vecchio, che fornisce fino a 2,5 A, e un’efficienza leggermente superiore. Inoltre ha quasi il doppio della frequenza di conversione (250 kHz), pertanto sono necessari valori nominali inferiori di induttore e condensatore. Tuttavia, ho visto cosa succede se lo inserisci direttamente nella rete dell'auto: molto spesso elimina le interferenze.

ST1S10- convertitore stepdown DC-DC ad alta efficienza (90% di efficienza).

• Richiede 5-6 componenti esterni;

ST1S14- controller ad alta tensione (fino a 48 volt). L'elevata frequenza operativa (850 kHz), la corrente di uscita fino a 4 A, l'uscita Power Good, l'elevata efficienza (non inferiore all'85%) e un circuito di protezione contro l'eccesso di corrente di carico lo rendono probabilmente il miglior convertitore per alimentare un server da una rete da 36 volt fonte.

Se è richiesta la massima efficienza, sarà necessario ricorrere a controller DC-DC stepdown non integrati. Il problema con i controller integrati è che non hanno mai transistor di potenza interessanti: la resistenza tipica del canale non è superiore a 200 mOhm. Tuttavia, se prendi un controller senza transistor integrato, puoi scegliere qualsiasi transistor, anche AUIRFS8409–7P con una resistenza del canale di mezzo milliohm

Convertitori DC-DC con transistor esterno

Parte successiva

MAXIM Integrated Products è oggi un leader mondiale riconosciuto nello sviluppo e nella produzione di un'ampia gamma di circuiti integrati per un'ampia varietà di aree della microelettronica. L'azienda offre un numero enorme di soluzioni nel campo delle tecnologie di conversione dell'energia. La gamma di microcircuiti convertitori prodotti copre quasi l'intera gamma delle attuali esigenze dell'elettronica in questo settore. L'articolo discuterà le capacità di alcuni dei convertitori di tensione CC più interessanti di MAXIM.

Come è noto, il funzionamento di un convertitore di impulsi si basa sul processo di trasferimento di energia dall'ingresso all'uscita ricommutando un elemento reattivo con una certa frequenza. A questo proposito, esiste una divisione dei convertitori in due gruppi: induttivi e condensatori (Fig. 1).

Convertitori di tensione induttivi

I convertitori DC/DC induttivi sono ampiamente rappresentati da MAXIM. Vengono prodotti 218 diversi microcircuiti convertitori induttivi:

• crescente (Step-Up);
• dimettersi;
• aumento/diminuzione (Step-Up/Down);
• invertente (Inverter).

Convertitori boost induttivi MAX1724 e MAX1709

MAX1724 è un convertitore boost ad alta efficienza (fino al 90%) disponibile in un sottile contenitore SOT23 a 5 pin. Ha una corrente di quiescenza particolarmente bassa, pari a circa 1,5 µA. Questo dispositivo è stato appositamente progettato da MAXIM per l'uso in dispositivi portatili alimentati da una o due batterie alcaline o NiMH. L'intervallo di tensione di ingresso inferiore di questo microcircuito è 0,8 V. Il convertitore è costruito utilizzando un circuito raddrizzatore sincrono, eliminando la necessità di utilizzare un diodo Schottky esterno. Grazie a ciò sono necessari solo 3 elementi esterni per garantire il funzionamento del convertitore (Fig. 2). Per ridurre le emissioni elettromagnetiche, il MAX1724 utilizza circuiti proprietari di riduzione del rumore. Gli interruttori integrati sui transistor ad effetto di campo a canale N forniscono una corrente di uscita in un carico fino a 150 mA con una tensione di uscita da 2,7 a 5 V (a seconda del tipo di microcircuito). Un pin /SHDN separato (Fig. 2) consente di controllare il funzionamento del convertitore. La corrente in modalità “Spegnimento” non supera 0,1 µA.

Nei casi in cui è necessario fornire energia a un carico più potente, MAXIM offre un'altra soluzione: MAX1709. Questo dispositivo fornisce una corrente di uscita fino a 4 A con una tensione di ingresso di 3,3 V. L'intervallo di tensione di ingresso va da 0,7 a 5 V. Pertanto, è possibile utilizzare il chip MAX1709 in un dispositivo alimentato da una singola batteria da 1,2 V. B. Una frequenza di commutazione fissa garantisce che il convertitore funzioni ad una frequenza armonica fondamentale di 600 kHz. La selezione di questa frequenza consente l'uso di semplici schemi di filtraggio per ridurre il rumore. Inoltre, la maggiore frequenza di commutazione riduce la dimensione dell'induttore utilizzato. Se necessario, il convertitore può funzionare alla frequenza di un generatore esterno (da 350 kHz a 1 MHz), collegato al pin CLK (Fig. 3). Modificando i valori nominali dei componenti esterni, è possibile programmare il funzionamento del convertitore in modalità "soft start", nonché limitare la corrente di carico massima. Ciò può essere importante quando il dispositivo è alimentato a batterie.

Va notato che, grazie alla capacità dei dispositivi considerati di funzionare quando la tensione di alimentazione in ingresso è ridotta a 0,7–0,8 V, possono garantire un funzionamento più lungo di una varietà di dispositivi portatili alimentati da batterie, aumentandone così le qualità di consumo.

Convertitore buck induttivo MAX1917

I moderni requisiti di miniaturizzazione e riduzione del costo del prodotto finale incoraggiano i produttori a ottimizzare continuamente le caratteristiche dei loro progetti. Un esempio è il convertitore DC/DC MAX1917, progettato per la gestione completa dell'alimentazione della memoria DDR. Questo convertitore è basato sull'architettura Quick-PWM™ sviluppata da MAXIM. Consente un tempo di risposta molto breve del circuito di controllo alle variazioni della corrente di carico. Ciò riduce il numero e la capacità totale dei condensatori all'uscita del convertitore. La Figura 4 mostra lo schema elettrico per l'accensione del convertitore.

Il chip MAX1917 fornisce il controllo degli interruttori N-FET, consentendo l'implementazione di un raddrizzatore sincrono step-down con corrente di caduta o di caduta in un carico fino a 25 A con una tensione fino a 3,6 V. L'efficienza massima può raggiungere il 96% con una corrente di diversi ampere. Un aumento dell'efficienza è facilitato, in particolare, leggendo le informazioni sulla corrente nel carico dalla transizione drain-source del transistor ad effetto di campo inferiore nel braccio. Ciò consente di evitare l'utilizzo di un resistore speciale come sensore di corrente, eliminandone le perdite termiche.

La frequenza di commutazione iniziale del chip MAX1917 può essere selezionata da un intervallo di 200; 300; 400; 550 chilocicli. Nel processo di stabilizzazione della tensione di uscita, questa frequenza varia ampiamente a seconda della corrente di carico e della tensione di ingresso.

La tensione di uscita viene impostata tramite l'ingresso DDR. Utilizzando elementi esterni, vengono impostati i parametri dei circuiti di limitazione della corrente massima e "soft start" integrati.

La Figura 5 mostra un grafico della variazione di tensione sul carico quando si verifica un salto di corrente da 2,5 a 18 A. L'oscillogramma mostra che il tempo di ripristino della tensione quando la corrente cambia non supera i 20 μs.

Nonostante il dispositivo descritto sia stato creato principalmente per l'uso in un sistema di alimentazione di memoria DDR, può essere utilizzato anche come convertitore buck universale con frequenza di commutazione variabile.

Attualmente MAXIM produce un gran numero di convertitori step-down specializzati per varie applicazioni:

• sistemi di alimentazione per telefoni cellulari (MAX1820-1821, MAX1958-1959);
• Driver del modulo Peltier (MAX1968-1969, MAX8520-8521);
• sistemi di alimentazione per laptop (MAX1534, MAX1710-1712, MAX1717-1718, MAX1791, MAX1844);
• sistemi di alimentazione delle moderne CPU (MAX797798, MAX1624-MAX1625, MAX1638-1639).

I convertitori step-down disponibili coprono una gamma di correnti di uscita fino a 60 A (MAX5041). Molti dispositivi funzionano a frequenze di commutazione molto elevate: 1,2 MHz (MAX1734, MAX1921), 1 MHz (MAX1821), che consente di aumentare la densità di potenza degli alimentatori riducendo le dimensioni degli elementi reattivi che trasmettono energia.

Convertitore boost/buck MAX1672

Forse il MAX1672 è il convertitore più ricco di funzionalità tra i prodotti MAXIM di questo tipo. Disponibile in un contenitore QSOP molto piccolo, fornisce tensioni di uscita comprese tra 1,25 e 5,5 V a 300 mA senza transistor esterno (Figura 6). Il convertitore funziona con una tensione di ingresso compresa tra 1,8 e 11 V. L'efficienza tipica quando si opera in modalità "Step-Up" è dell'85%.

Il convertitore MAX1672 è un dispositivo che combina 2 diversi metodi di conversione della tensione e non è un classico convertitore Cook. Per aumentare la tensione, il dispositivo include un convertitore boost basato su un transistor MOSFET a canale N integrato e un induttore esterno miniaturizzato (10 μH). La riduzione della tensione viene eseguita da un regolatore lineare integrato "a bassa caduta" che utilizza un transistor P-FET.

Esistono 3 diverse modalità operative per il convertitore MAX1672:

• La tensione in ingresso è inferiore alla tensione in uscita: il convertitore boost funziona.
• La tensione di ingresso è leggermente superiore alla tensione di uscita: questa è la modalità operativa più efficiente: il convertitore boost e il regolatore lineare funzionano. In questa modalità il convertitore boost mantiene automaticamente la tensione all'ingresso del regolatore lineare necessaria al suo funzionamento. Il grafico dell'efficienza rispetto alla tensione di ingresso (Fig. 7) mostra che in questo momento viene raggiunta l'efficienza di picco - un'efficienza superiore al 94%% (con una corrente di carico di 10 mA). Inoltre, il regolatore lineare coinvolto fornisce un filtraggio di alta qualità del rumore ad alta frequenza proveniente dall'upconverter.
• La tensione di ingresso è significativamente più alta della tensione di uscita: funziona solo il regolatore lineare, l'efficienza diminuisce all'aumentare della tensione di ingresso.

La tensione di uscita può essere variabile (utilizzando resistori esterni) o fissa: il suo valore (3,3 o 5 V) viene modificato all'ingresso “3/5”. Il microcircuito è dotato di un rilevatore di bassa tensione di alimentazione (pin /PGO), i cui parametri di funzionamento possono essere impostati utilizzando un partitore di tensione collegato al pin PGI. Nella modalità "Spegnimento", il carico viene disconnesso dall'ingresso e il consumo di corrente del microcircuito viene ridotto a 0,1 μA.

Il sistema di protezione dal surriscaldamento implementato nel dispositivo spegne il pass transistor quando la temperatura del cristallo sale a +150 °C e lo riaccende quando viene raffreddato a +20 °C. Il circuito integrato per limitare la corrente massima attraverso l'induttore consente di selezionare due valori: 0,5 e 0,8 A.

Convertitori di tensione MAX774, MAX775 e MAX776

Il gruppo di chip MAX774-MAX776 è un insieme di inverter caratterizzati da un'efficienza costantemente elevata su un'ampia gamma di correnti di carico. Differiscono solo nel valore della tensione di uscita, quindi è sufficiente considerare le caratteristiche di un convertitore - MAX774 con una tensione di uscita negativa di –5 V.

Il microcircuito è progettato per la costruzione di inverter di tensione utilizzando un transistor P-FET esterno e fornisce un'efficienza dell'85% nell'intervallo di corrente di carico da 5 mA a 1 A. Ciò è stato possibile grazie all'esclusivo circuito di controllo implementato nel dispositivo, combinando il vantaggi della modulazione della frequenza degli impulsi (PFM) con salto degli impulsi (consumo di corrente estremamente basso) e alta efficienza del convertitore con modulazione della larghezza degli impulsi (PWM) con potenze di carico elevate.

Convertitori di tensione di condensatori

Per alimentare carichi a bassa potenza come LCD, VCO (oscillatori controllati in tensione), diodi di sintonizzazione, ecc., è molto vantaggioso utilizzare convertitori di tensione a condensatore commutato. L'utilizzo di tali dispositivi non richiede la presenza di componenti induttivi (avvolgimenti) essi consentono la realizzazione di moduli di potenza economici e di piccole dimensioni; MAXIM produce un gran numero di convertitori simili, che possono essere con tensione di ingresso fissa o regolabile.

La Figura 8 mostra uno schema di collegamento tipico per il convertitore a condensatore regolabile MAX889T. Fornisce una tensione di carico stabilizzata compresa tra –2,5 V e –Vin con una corrente di 200 mA. Questo dispositivo funziona ad una frequenza di 2 MHz, che consente l'uso di condensatori esterni molto piccoli, ma aumenta il proprio consumo di corrente. Un pin /SHDN separato consente di controllare il funzionamento del microcircuito utilizzando la logica esterna (corrente di controllo non superiore a 0,1 μA).

Come la maggior parte degli altri convertitori DC/DC di MAXIM, questo dispositivo ha le funzioni di "soft start", limitando la corrente di spunto all'avvio, circuiti di protezione contro i cortocircuiti e il surriscaldamento del cristallo.

Esistono anche convertitori di condensatori bipolari per varie tensioni (MAX768, MAX864, MAX865), duplicatori di tensione (MAX680, MAX681), ecc.

Convertitori in tensione bipolare (bilanciati)

La maggior parte dei convertitori di tensione da unipolare a bipolare specializzati di MAXIM sono costruiti su varie versioni di convertitori di condensatori. Tuttavia, sono difficili da utilizzare per alimentare carichi potenti. Pertanto, se è necessario creare un potente convertitore bipolare, è necessario prestare attenzione ai microcircuiti MAX742 e MAX743. Il primo viene utilizzato con due transistor esterni e fornisce alimentazione a un carico fino a 60 W, mentre il secondo ha transistor interni ad effetto di campo e consente il collegamento di un carico fino a 3 W.

Il convertitore DC/DC MAX742 (Fig. 9) è progettato per realizzare alimentatori con potenza da 3 a 60 W. Grazie all'utilizzo di due induttanze indipendenti, questo dispositivo (a differenza della versione con trasformatore) garantisce una regolazione separata della tensione in ciascun braccio con una precisione del 4%. Il convertitore funziona a 100 o 200 kHz utilizzando PWM. Converte la tensione di ingresso (da 4,2 a 10 V) in una tensione di uscita di ±12 o ±15 V (la tensione richiesta viene impostata tramite un pin speciale). L'efficienza con una frequenza di commutazione di 100 kHz è la più alta, fino al 92%. La corrente di carico massima per ciascun braccio è ±2 A.

Convertitori DC/DC multifunzionali

I processi di aumento del grado di integrazione e il naturale desiderio di ridurre il numero di componenti discreti nel prodotto finale portano all'emergere di tutti i tipi di microcircuiti multifunzionali, anche nel campo della conversione di tensione. MAXIM produce un'ampia gamma di controllori di potenza multifunzionali per i seguenti ambiti di utilizzo:

• fotocamere e videocamere digitali (MAX1800-MAX1802);
• Monitor LCD TFT (MAX1880-MAX1885, MAX1889, MAX1998);
• CPU/GPU (MAX1816,MAX1994);
• controller del sistema di alimentazione principale nei laptop (MAX1901,MAX1997,MAX1999);
• modem xDSL/cavo (MAX1864,MAX1865);
• telefoni satellitari (MAX888,MAX1863);
• computer palmari PDA (MAX781);
• alimentatore per retroilluminazione CCFT e controller LCD (MAX753,MAX754).

Una caratteristica distintiva di questi dispositivi è il loro utilizzo in un'area specifica, nonché la presenza di più uscite con diversi livelli di tensione. Un esempio è il chip MAX1800, progettato per essere utilizzato nell'alimentazione di una fotocamera o videocamera digitale. Funziona con una tensione di ingresso compresa tra 0,7 e 5,5 V. Le uscite del convertitore producono una gamma di tensioni (efficienza fino al 95%):

• +3,3 V (fino a 1,5 A) - uscita principale, alimentazione logica;
• +15 V e –7,5 V - alimentazione della matrice CCD;
• +18 V e +12 V - alimentazione del modulo LCD;
• +7 V - alimentazione CCFL;
• +1,8 V - Alimentazione MCU (CORE).

Inoltre, il controller MAX1800 (Figura 10) può controllare uno o più circuiti integrati accessori MAX1801 per alimentare motori in miniatura.

La tabella mostra alcune caratteristiche di alcuni convertitori DC/DC di MAXIM.

Tavolo. Principali caratteristiche dei convertitori DC/DC MAXIM

Nome	Funzione	Tensione di ingresso minima, V	Tensione di ingresso massima, V	Tensione di uscita fissa, V	Tensione di uscita minima, V	Tensione di uscita massima, V	Tipica corrente di uscita fornita dal microcircuito, A	Frequenza di commutazione, kHz	Telaio
MAX680	Equilibrato	2	6	–2xVin +2xVin	-	-	0,01	8	8/PDIP-300 8/SO-150
MAX768	Equilibrato	2,5	5,5	±5	±1,25	±11	0,005	240	16/QSOP
MAX889	Condensatore regolato	2,7	5,5	–Vin	–2,5	–5.5	0,2	2000	8/SO.150
MAX1044	Condensatore non regolato	1,5	10	–Vin +2xVin	-	-	0,02	20	8/PDIP.300 8/SO.150 8/μMAX
MAX1774	Diminuzione	2,7	28	1,8 3,3	1	5.5	2	600	28/QSOP
MAX1917	Diminuzione	4,5	22	-	0,4	5	25	200–550	16/QSOP
MAX765	Invertitore	3	16,5	–12	–1	–16	0,12	300	8/PDIP.300 8/SO.150
MAX776	Invertitore	3	16,5	–15	0	–100	1	300	8/PDIP.300 8/SO.150
MAX1724	Step-Up	0,8	5,5	2,7; 3; 3,3; 5	-	-	0,15	-	5/SOT23-Sottile
MAX1709	Step-Up	0,7	5	3,3; 5	2,5	5,5	4	600	16/SO.150
MAX711	Salire/Giù	1,8	11	-	2,7	5,5	0,25	300	16/SO.150
MAX1672	Salire/Giù	1,8	11	3,3; 5	1,25	5,5	0,26	-	16/QSOP
MAX1800	Multifunzione	0,7	5,5	-	-	-	-	1000	32/TQFP-5.5

Letteratura

1. Catalogo CD della linea completa MAXIM, edizione 2002.
2. Eranosyan S.A. Alimentatori di rete con convertitori ad alta frequenza L.: Energoatomizdat. Dipartimento di Leningrado. 1991.
3. Circuiti integrati: Microcircuiti per alimentatori switching e loro applicazioni. Edizione 2.M.: DODEKA.2000.
4. Raddrizzatore internazionale. Dispositivi a semiconduttore di potenza. Traduzione dall'inglese, ed. V.V. Prima edizione. Voronež. 1995.

Oggi esaminiamo un piccolo convertitore DC-DC. Possiamo dire che questa è un'unità di controllo a tutti gli effetti per l'alimentazione. La sciarpa in realtà è in miniatura, viene fornita in una borsa antistatica e tu stessa hai visto che sta molto facilmente nella tua mano. Guarda il video del canale “KIRILL NESTEROV”

La dimensione della scheda del convertitore è di 6 centimetri per 3,5. Contiene 2 chip. Un chip regola la tensione, mentre il secondo controlla il display, mostrando il numero di volt in ingresso e in uscita. Il chip è nascosto sotto il display LED, praticamente invisibile solo se tenuto in controluce. I controlli hanno 3 componenti: 2 pulsanti e 1 manopola. Il regolatore è responsabile dell'impostazione della tensione all'uscita del convertitore. E i 2 micro pulsanti non spiegano immediatamente cosa fanno; sopra di essi ci sono dei LED. LED in ingresso e LED in uscita. Il primo pulsante è responsabile dell'accensione e dello spegnimento e il secondo mostra un'indicazione. Ora è meglio collegare la sciarpa a un'unità normale e mostrare come funziona. Ogni pin della scheda è etichettato e sono presenti sia un blocco di connessione che un punto per la saldatura.

Diamo un piccolo sguardo alle caratteristiche del convertitore DC-DC. Si alimenta a 5-36 volt, il che significa che possiamo tranquillamente impostarlo a 5 sul nostro alimentatore, che alimenta il convertitore.
Forniamo corrente dal blocco. Vedi che l'indicatore verde si è già acceso, mostrando 4.9. Questo è in via di uscita. Possiamo vedere cosa va all'input quando si preme un tasto. Vediamo 4,9 volt, vediamo qual è l'uscita. Sì, esattamente 4.9, possiamo dire che mostrano lo stesso.

Usiamo un tester. Come appaiono le letture, vediamo che alla sorgente la tensione è 5,13, ​​all'ingresso 5, all'uscita misuriamo 5,11, che è più vicino a ciò che produce l'alimentatore.
Per prima cosa, guarda quale tensione minima può essere applicata alla sciarpa. Quindi, il blocco ha 3,8 volt, l'indicazione ha già smesso di funzionare, ma l'uscita è la stessa. È sceso a 2 volt, ma l'uscita non mostra più nulla. Ancora una volta elevato a 5, questo è il punto minimo in cui l'alimentatore è in grado di funzionare normalmente.
Poiché è affermato che può funzionare da 36, ​​ora imposteremo qui questa tensione. Stranamente, il convertitore ne ha 36, ​​che è il massimo. Ora mostra 14.1 in ingresso e 35.7, ma il dispositivo mente un po'.

Quello che non ho ancora detto sugli aggiustamenti. È fluido dall'inizio alla fine e cambia in modo lineare. Abbiamo già notato che la tensione è 33,6, ma secondo le caratteristiche dovrebbe essere compresa tra 1,25 e 32, che è oltre i limiti. 35.7, ma l'indicatore mente, l'output è 36, lo stesso di quello che produce il blocco.

Per quanto riguarda il controllo del dispositivo, ci sono solo 3 controlli: 2 micro pulsanti e 1 regolatore, una resistenza da 50 Kom. L'indicazione sul lato sinistro e l'uscita sul lato destro riflettono la tensione. Utilizzando il pulsante è possibile attivare e disattivare le letture, l'unità continua a funzionare. La tensione è comprensibile. Abbassiamolo di 30,6, ma il fatto è che all'uscita c'è un condensatore di 35 volt, è pericoloso bruciarlo.
Il venditore sulla sua pagina prodotto afferma che il convertitore è in grado di erogare una corrente massima fino a 5 ampere, ma consiglia di utilizzarlo a 4,5 ampere, la potenza massima non dovrebbe essere superiore a 75 watt, ma con un uso prolungato dovrebbe non superarlo di 50 watt.