Xl4005e1 блок питания с регулировкой тока и напряжения
Эффективный конвертор напряжения DC DC с микросхемой XL4005
Регулируемый DC DC преобразователь является многофункциональной платой, которая поможет сконвертировать входное постоянное напряжение. Устройство принимает напряжение от источника в пределах от 5 до 32 Вольт, а выходное напряжение регулируется в диапазоне от 0.8 до 24 Вольт. Точность настройки составляет примерно плюс-минус 0.5 процента. Минимальная разница между входным и выходным напряжением - 0.6 Вольта.
Конвертер питания основан на импульсной схеме, дающей высокую энергоэффективность. Коэффициент полезного действия при преобразовании достигает 90 процентов. Плата работает на частоте 300 килогерц, при этом уровень пульсаций и шумов не превышает 30 милливольт.
Понижающий конвертер DC DC XL4005 позволяет регулировать силу выходного тока в диапазоне от 0 до 5 Ампер, с точностью в 2.5 процента. Однако система охлаждения платы не рассчитана на долгосрочную работу на пиковой нагрузке. Поэтому без организации дополнительного охлаждения не рекомендуется долговременно использовать ток выше 3.5 Ампера.
В отличие от распространенного преобразователя LM2596 (S), выходной модуль XL4005 выполнен на полевых транзисторах. Такая конструктивная особенность схемы позволила увеличить максимальный выходной ток и снизить нагрев. Датчиком тока на плате является шунт на основе резистора SMD 2512. Это предпочтительный вариант по сравнению с применением печатных дорожек, приводящих к искажению тока с нагревом.
Преобразователь оснащен универсальным входным и выходным подключением, на основе клеммников и контактов под пайку. Также в схеме реализованы добавочные контакты для блокировки работы конвертера. На плате находятся несколько светодиодов – отдельный красный сигнализирует о работе в режиме ограничения тока, синий – о функции заряда батареи, стоящий неподалеку красный – индикация завершения заряда.
Купить ДС ДС преобразователь XL4005 можно в магазине «Суперайс» с быстрой доставкой в Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Владивосток и другие города России. Отправка наложенным платежом, курьерской службой по Москве. Работаем с физическими и юридическими лицами.
Обратите внимание! DC-DC конвертеры с регуляцией выходного напряжения имеют подстроечный резистор, установленный в крайнее положение по часовой стрелке. Для регуляции, в пределах указанных в таблице характеристик конвертера, необходимо повернуть подстроечный резистор, около 15-20 оборотов, против часовой стрелки. Это связанно с тем, что все модули конвертеров, при производстве проходят в том числе тестирование в автоматическом режиме, и подстроечный резистор автоматически устанавливается в самое крайнее положение роботом.
Убрал только разъёмы которые мешались и всё .
Итак пойдём подробно по конструкции, она состоит из двух блоков, один и есть сам преобразователь DC-DC (это нижняя плата, красного цвета) и измерителя это верхняя плата синего цвета.
Верхняя плата соединена с нижней при помощи бронзовых стоек (на фото видно) по ним же и идёт напряжение, две стойки это питание самого измерительного модуля, оно берётся прямо от входа самого устройства, именно поэтому не нужно что бы оно было больше 25В, даже можно поменьше, потому что по входу самого измерителя стоит КРЕН на 3в её полное название HT7130-1 у неё по входу не более 24в, а на само устройство нам обещаю все 30 вот я подал как обещают и в первую же секунду я услышал СЧЁЛК. и всё, индикаторы потухли (((
Раскрутил, посмотрел, всё ясно . (заказал и стабилизаторы эти, ждал ещё месяц, поэтому так долго тестил) вот фото уже перепаянного стабилизатора:
Отвлёкся.
Значит раскручиваем эту этажерку :
Вид преобразователя, особо каждую деталь в подробностях рассказывать не буду, кто понимает тот и так сам видит, а кто нет тому это и не интересно.
И плата измерителя :
По нижней плате самого преобразователя вопросов нет, всё работает как и нужно, напряжение регулируется, ток срабатывания защиты тоже. То что параметры завышены как минимум в два раза, так это для них дело привычное .
А вот по измерителю большие проблемы, врёт как не знаю кто)))
По напряжению на целых пол вольта, и ни одного регулятора, что бы взять отвёрточку и подкрутить.
Ну вот для кого это делалось ??
Начал искать во всемирной паутине, как же подстроить, этот вопрос задаётся очень много раз, но вот ответа так нигде я и не нашёл. Может быть вы найдёте, дайте мне тогда ссылку в ЛС, мне просто очень интересно.
Но отступать мы не привыкли, хоть и образования нет но всё привык доводить до логического завершения, опытным путём, путём проб и ошибок. (как говорится "не мытьём так катаньем)
Первым делом нарисовал себе на бумажку вход, как он тут устроен, на операционнике LM358, потом стал искать похожие входа на любых измерителях. Примерно понял принцип работы.
Но что бы в этом убедится или разочароваться нужно всё попробовать, об этом моё подробное видео, там всё подробно, пошагаво и поэтапно.
Перерезал дорожку, запаял подстрочник, покрутил - всё работает. Отпаял, замерил и запаял постоянный резистор, он виден, он другого стандарта и отличается от других на плате
Ну вот собственно и всё. Скрутил, ещё раз проверил, всё работает, теперь ошибка 0,02 Вольта. С этим теперь я думаю можно смериться )
В работе данное устройство выглядит вот так :
Свечение индикаторов немного тускловато, фото сделано в небольших сумерках, при хорошем свете видно не очень, ну хотя это же ещё с наклеенными плёночками, пока ещё вожусь рано отрывать и без красного светофильтра.
Верхняя строка как видите это Вольты, измерение до десятых и в конце строки светится буква "U "
Нижняя строка это потребляемый ток, тоже до десятки, в конце строки буква "А"
Немного прикольно, что в вольтах не просто точка, а двоеточие как в часах обычно, лишнюю точку можно конечно погасить, просто перерезав дорожку, ну по мне так пусть будет и так .
В дальнейшем, не нашёл просто подходящей, красивой коробочки, поставлю перед ним трансформатор, мостик и электролит, выведу переменный резистор на напряжение и ток на переднюю панель и лабораторный блок питания готов .
Извините если был не скромен и тут сам себя расхвалил.
На возникшие вопросы готов ответить в комментариях .
Спасибо, что потратили своё время, на прочтение моего отзыва.
Регулировка тока
Данный модуль имеет два регулировочных потенциометра. Один для регулировки выходного напряжения (ближний к микросхеме), второй для регулировки ограничения тока в нагрузке. Потенциометры многооборотистые, и возможно для того что бы он попал в зону регулировки, его необходимо вращать несколько оборотов, иногда до 15 оборотов. Например, если при подключении преобразователя на его выходе измеряется такое же напряжение как и на входе, тогда вращайте потенциометр регулировки выходного напряжения против часовой стрелки до тех пор, пока напряжение на выходе не начнет уменьшаться.
Как вы знаете, выходной ток не может регулироваться напрямую, так как сила тока определяется ТОЛЬКО напряжением питания и сопротивлением нагрузки по закону ома. То есть если вы задали на модуле определенное выходное напряжение, то сила тока в нагрузке будет равна I = U/R, где R - это сопротивление вашей нагрузки, а U - выставленное выходное напряжение. Когда вы производите регулировку тока на этом модуле, то вы не регулируете силу тока, а задаете его максимальное значение. Если сила тока начинает превышать максимальное значение, то модуль начинает автоматически уменьшать выходное напряжение что бы уменьшить силу тока до заданной. Посмотрите еще раз на формулу. Что бы повлиять на силу тока, необходимо изменить одну из величин участвующих в формуле: либо напряжение питания либо сопротивление вашей нагрузки. Но модуль не может повлиять на сопротивление вашей нагрузки что бы изменить ток. По этому модуль начинает уменьшать выходное напряжение если ток превышает заданное значение.
Продолжение истории об убиенном DC-DC преобразователе, начало тут:
mysku.club/blog/aliexpress/32986.html
Был заказан десяток микросхем для продолжения жестоких экспериментов с получением заявленного тока.
Долетели всего за 3 недели
Очередное включение, ток выставлен на 4А, начинает дико греться диодная сборка, что не удивительно. Устанавливаю её на первый попавшийся под руку радиатор, чтобы опять не запалить.
Плата работает нормально пару часов :) Температура всех компонентов стала гораздо ниже, входной конденсатор перестал перегреваться, самым горячим элементом оставался дроссель, который действительно рассчитан на ток 3A.
Родное кольцо дросселя T50-26B, обмотка проводом всего 0,7мм
Беру ещё парочку колец побольше размером из такого-же материала (распылённое железо -26) и мотаю на 30-33мкГн.
Сразу замечу, что материал неудачен для работы на частотах свыше 100кГц из-за повышенных потерь в сердечнике. На требуемой частоте 300кГц лучше работают кольца из распылённого железа -52 (слева) либо из композитного материала (справа). В дальнейшем обязательно попробую их поставить.
Все 3 дросселя, родной слева.
T50-26B 30мкГн (27 витков 0,7мм, изначально был 31 виток)
T60-26 30мкГн (25 витков 0,9мм)
T80-26 33мкГн (25 витков 1,1мм)
Ставлю дроссель T60-26 30мкГн
На токе 4А сильного нагрева дросселя уже нет, преобразователь работает нормально.
Для выяснения наличия работающей внутренней термозащиты микросхемы, выставил выходной ток 2А и коснулся разогретым паяльником непосредственно до её металлической подложки. Через пару секунд микросхема полностью отрубилась. Убрал паяльник — через 3 секунды микросхема опять заработала. Так успешно повторил несколько раз. Вывод — термозащита работает, но видимо не на всех микросхемах или не во всех режимах.
Далее, был изготовлен и установлен более-менее нормальный радиатор на всё это безобразие. Радиатор — половинка от древнего процессорного кулера.
К плате прилепил на термоскотч. Если будет недостаточно, приклею на теплопроводящий клей
Диодную сборку отавил ту-же и прикрутил к радиатору через изолятор, чтобы не выносить ВЧ импульсы на него.
Ради эксперимента, попробовал поставить дроссель T80-26 33мкГн, но он оказался с огромным запасом по мощности и почти не грелся, смысла его оставлять не было, поставил назад T60-26 30мкГн
После переделок, с установленным радиатором и увеличенным дросселем проверил температуры основных компонентов (пирометром), КПД и пульсации в разных режимах работы.
5В 1А
Радиатор и диод 35°С
ШИМ контроллер 36°С
Дроссель 39°С
Шунт 33°С
КПД 88%
5В 2А
Радиатор и диод 39°С
ШИМ контроллер 42°С
Дроссель 44°С
Шунт 42°С
КПД 86 %
2В 3А
Радиатор и диод 47°С
ШИМ контроллер 51°С
Дроссель 51°С
Шунт 55°С
КПД 78%
5В 3А
Радиатор и диод 46°С
ШИМ контроллер 51°С
Дроссель 52°С
Шунт 55°С
КПД 85%
10В 3А
Радиатор и диод 45°С
ШИМ контроллер 57°С
Дроссель 51°С
Шунт 57°С
КПД 90%
5В 4А
Радиатор и диод 57°С
ШИМ контроллер 68°С
Дроссель 64°С
Шунт 73°С (реально еще выше)
КПД 82%
5В 5А
Радиатор и диод 67°С
ШИМ контроллер 81°С
Дроссель 79°С
Шунт 96°С (реально еще выше) — перегрев налицо.
КПД 78%
Размах пульсаций на выходе при максимальном токе 5А — всего 30мВ.
Это заслуга высокой частоты преобразования 300кГц и керамического конденсатора на выходе.
На рабочих токах более 4А очень желательна замена шунта на 0,025-0,03Ом, что снизит его нагрев и повысит КПД преобразования.
Либо можно обойтись улучшением теплосьёма с шунта при помощи толстого медного проводника:
На токе 5А температура шунта снизилась до безопасной величины.
Для снижения нагрева дросселя попробовал заменить кольцо из распылённого железа -26 на композитное высокочастотное T60 с материнской платы (материал неизвестен), провод 0,9мм 23 витка, индуктивность 18мкГн
Нагрев дросселя заметно снизился — его и оставил.
Добавил резистор 330 Ом последовательно в цепи обратной связи, чтобы токоограничение работало при минимальном выходном напряжении.
Окончательный вариант схемы получился такой:
Ради интереса, проверил форму напряжения на диоде при разном выходном напряжении, но одинаковом токе 1А
1В
3В
5В
8В
10В
12В
Примечательно, что ток нагрузки почти не меняет форму напряжения на диоде, поэтому нет смысла её показывать.
Переделанная плата успешно отработала сутки в режиме 5В 5А без заметной деградации и дрейфа параметров и настроек.
Дополнительно проверил работу схемы при входном напряжении 24V на выходном токе 5А при разных выходных напряжениях — проблем с перегревом и перегрузкой не обнаружено несмотря на выходную мощность до 110Вт (22В 5А).
Итоговые выводы:
— Без переделки и дополнительного охлаждения, плата безопасно вытянет максимум 2,5А-3А
— Штатный диод перегревается сильнее всех элементов и подогревает рядом расположенный конденсатор и микросхему, поэтому вынос его на радиатор очень помогает выжать из платы обещанные амперы.
— Хоть микросхема по спецификации и тянет 5A, но получить их надо ещё постараться.
— Охлаждение элементов радиатором через плату неэффективно, но вполне возможно.
— Отремонтировать и улучшить можно что угодно, но иногда это нецелесообразно.
На сдвоенном операционном усилителе LM358 собрана схема регулируемого токоограничения и компаратор для индикации окончания заряда.
Реальная принципиальная схема устройства
Выходное напряжение регулируется в пределах от 0,8В до почти входного.
Точность установки малых напряжений (менее 3В) невысока — слишком резко оно меняется при вращении подстроечника. Если необходима высокая точность установки малых выходных напряжений — придётся заменить подстроечник 10кОм на меньший номинал:
1,0кОм — 1,4-3,5В
1,5кОм — 1,4-5В
2,2кОм — 1,4-7В
Выходной ток регулируется в пределах от 0,03А до 5,5А
В качестве датчика тока применён шунт на базе резистора SMD 2512 0,05Ом. Очень часто производители в качестве шунта используют печатную дорожку, что является плохим тоном (ток плавает с нагревом).
Подключение входа и выхода универсальное — клеммник + контакты под пайку.
Имеются дополнительные контакты блокировки работы преобразователя.
Отдельно стоящий красный светодиод показывает работу в режиме ограничения тока. Синий светодиод показывает режим заряда аккумулятора, красный рядом с ним — режим окончания заряда (уменьшение тока до 10% от уставки).
Дроссель явно сделан не под этот преобразователь, т.к. не тянет 5А, намотан в один провод и имеет повышенную индуктивность (40мкГн). Скорее всего это дроссель для преобразователя на LM2596S (3А 150кГц).
Реальная ёмкость конденсаторов 470мкФ оказалась 360мкФ, ESR довольно плохой 0,10 Ом, однако дополнительная керамика должна помочь уменьшить выходные пульсации.
Ещё одна особенность: падение напряжения на шунте не компенсировано, т.е. выходное напряжение немного зависит от нагрузки — на максимальном токе 5А выходное напряжение снижается на 0,25В
Естественно китайцы не смогли не накосячить в схеме :)
1. При установленном напряжении менее 1,4В некорректно работает схема токоограничения, т.к. операционник уже не может корректировать напряжение на управляющем входе XL4005E1. Решение — добавить сопротивление 200 Ом последовательно с подстроечником. Также, при малом выходном напряжении перестаёт светиться синий светодиод.
2. Напряжение с шунта идёт на входы операционников напрямую без токоограничивающих резисторов. Это может привести к кратковременному повышению напряжения на их входах свыше 5В при замыкании выхода. Решение — добавить резистор 10кОм в разрыв между входами ОУ и шунтом.
3. Уменьшить индуктивность дросселя, просто отмотав с него 6 витков.
После всех доработок схема получается такая:
Проверку производил при входном напряжении 12,5В и выходном напряжении 5В.
На выходном токе 3A XL4005 разогрелась до 65ºС, дроссель до 91ºС, нагрев в допустимых пределах
На выходном токе 4A А XL4005 разогрелась до 82ºС, дроссель до 106ºС, нагрев слишком велик
На выходном токе 5A XL4005 разогрелась до 97ºС, дроссель до 132ºС, быстро перегреваются все силовые элементы включая даже шунт и конденсаторы.
Через 3 минуты такой работы, ток пропал и тестирование пришлось прекратить. Ну, думаю, хорошо, заявленная термозащита XL4005 сработала, но после остывания преобразователь не заработал :( Остальные элементы не пострадали. Видимо, не стоило максимально нагружать преобразователь без дополнительного радиатора.
Надеюсь, это дефект конкретного экземпляра, а не всей партии.
Преобразователь в дальнейшем буду ремонтировать, как придут заказанные микросхемы.
Претензий продавцу не предъявлял.
Вывод: интересная железка, но заявленный ток 5A совершенно не держит, необходимо ограничиться током не более 2,5-3A
Обратите внимание: входное напряжение преобразователя не должно быть меньше выходного напряжения! Внимательно отнеситесь к настройкам платы.
Описание: Преобразователь DC-DC XL4015E1 5А с регулировкой тока
Понижающий DC-DC преобразователь напряжения питания с регулируемым выходным напряжением и регулировкой максимального тока нагрузки. Регулировка напряжения и тока ограничения осуществляется при помощи подстроечного резистора, установленного на модуле. Максимальный выходной ток до 5А.
Характеристики
Читайте также: