Xl4016e1 блок питания с регулировкой тока и напряжения
Приветствую на канале! Сегодня я расскажу как устроен мой самодельный блок питания с регуляторами на двигателях от CD-ROM-ов, в составе с модулем на микросхеме XL4016E1. Модуль XL4016 это популярный импульсный DC-DC преобразователь, с регулировкой тока и напряжения. Изначально этот модуль имеет аналоговую регулировку, то есть напряжение и ток регулируются подстроечными резисторами. Моя задача была, "прикрутить" к нему цифровую регулировку, да ещё на BLDC моторах.
А вот так выглядит блок питания.
Изначально блок был двухканальным, а регулировка осуществлялась на многооборотных переменных резисторах.
Но почему я решил пойти таким сложным путём? Дело в том, что обычные переменные резисторы подвержены износу, с чем мне постоянно приходилось и приходится сталкиваться. В один прекрасный момент мне это надоело и решил я всё усложнить, тем самым повысить надёжность в разы. Китайские многооборотные резисторы прослужили мне примерно полгода с момента создания этого блока. Очень не рекомендую их использовать! Да, собственно любые другие переменные резисторы тоже подвержены износу, механических энкодеров это тоже касается. Вот по этой причине было твердо решено использовать двигатели от сидиромов. В них изнашиваться нечему. Я уже на канале выкладывал статью, о том как заставить работать BLDC двигатель от CD-ROM-а в роли энкодера. Кто не видел, обязательно почитайте, потому что темы связаны. Изначально кстати, регулировка была придумана на кнопках, статья про кнопочный регулятор тоже есть на канале. В каком то смысле кнопочный регулятор и был основой создания данной регулировки.
Итак, сигналы с мотор-энкодеров обрабатывают контроллеры ATtiny13 один контроллер для напряжения, второй для тока. В целом они полностью идентичны. Ниже представлена схема для одного регулятора.
Далее я решил установить ещё LC-фильтр L1C3, то есть сделать дополнительную фильтрацию напряжения от пульсаций ШИМ.
Теперь у нас есть регулируемое опорное напряжение, стабильность которого в первую очередь зависит от стабильности напряжения питания контроллера. Сам шим сигнал очень стабильный, и ни разу не было замечено плавающего напряжения на выходе.
Далее опорное напряжение подаётся на первый канал операционного усилителя LM358 и сравнивается с выходным напряжением блока питания. Выход же операционного усилителя LM358, через диод подключен к ноге 2 микросхемы XL4016.
Подстроечным резистором PR1 настраивается максимальное выходное напряжение блока питания.
С регулировкой тока всё тоже самое, единственное, напряжение на усилитель ошибки идет от токового шунта, который установлен на модуле XL4016. Стрелочкой указана точка съёма сигнала для усилителя ошибки.
Выход второго канала ОУ LM358, тоже через диод подключен ко второй ноге микросхемы XL4016. Диоды в данном случае разделяют каналы ОУ. Так как в LM358 на выходе два плеча, без этих диодов произошло бы замыкание.
Благодаря наличию регулировки тока модуль можно использоваться для зарядки аккумуляторов, есть индикатор меняющий цвет при снижении тока на выходе до, примерно, 10% от установленного работа такого, индикатор будет свидетельствовать об окончании заряда аккумулятора (красный цвет индикатора означает зарядку, зелёный — конец зарядки). Также его можно использовать в качестве светодиодного драйвера и стабилизатора тока светодиодных прожекторов, ленты и т.п..
Модуль на XL4016 можно переделать в недорогой лабораторный блок питания, но в отличие от обычного ЛБП, на модуле нельзя выставить напряжение и ток близкий к нулю, если для вас это критично, то посмотрите на ссылки, которые приведены в конце статьи, там вы найдёте много полезной информации о том, как его можно улучшить.
Похожие записи
Принципиальная схема модуля XL4016
Схема подключения XL4016 DC-DC преобразователя
Для подсоединения питания и нагрузки есть 4 зажима на винтах.
Напряжение подается на контакты модуля +IN, –IN (плюс и минус соответственно), а выходное напряжение снимается с выходных контактов +OUT и -OUT.
6 комментариев к “Импульсный стабилизатор с регулировкой напряжения (от 1,25 до 28В) и тока (от 0,1 до 8А) на основе микросхемы XL4016.”
Здравствуйте! Помогите пожалуйста найти стабилизатор напряжения для автомобиля. Стоят светодиодные лампочки и из-за периодических колебаний напряжения от 11 до 14 Вольт они быстро перегорают.
Чтобы рекомендовать нужно знать какие лампочки — рабочее напряжение, потребляемый ток или мощность, где стоят, есть ли одна точка подключения или нужен стабилизатор к каждой лампочке.
Смущает, что при закороченном переменном резисторе регулировки напряжения и коротком замыкании на выходе, катод диода VD2 тоже окажется на корпусе и ограничение по току не сработает.
Думаю, что не помешает еще один диодик между переменным резистором и ножкой 2 микросхемы.
По-моему, это лишнее. При закороченном переменном резисторе регулировки напряжения, величина напряжения на выходе близка к 0. При таком напряжении, по закону Ома, значение тока тоже близко к 0 и оно не опасно для элементов схемы. Такой малый ток на датчике тока не создаст падение напряжения необходимое для срабатывания схемы ограничения тока.
К тому же установка дополнительного диода увеличит минимальное значение напряжения минимум на 0.7В
Как выставить ограничение по току (алгоритм действий)?
1. На вход подать напряжение от блока питания до 30В способного выдавать нужный вам ток. Модуль работает до 8А.
2. Выходное напряжение выставить любое, желательно не на нижнем или верхнем пределе.
3. Закоротить выход через амперметр до 10А и регулятором ограничения тока выставить по показаниям амперметра нужное значение. Разомкнуть щупы. Все.
Ограничение напряжения выставлять при холостом ходе, без нагрузки.
В процессе работы модуль будет контролировать выходное напряжение и ток. Если один из параметров начнет выходить за установленные пределы, сработает соответствующая схема ограничения. При срабатывании схемы ограничения тока будет уменьшаться выходное напряжение до значения, при котором ток не будет превышать установленный предел.
Для нормально отображения перехода с CV в CC схема индикации требует небольшой доработки. Режем дорожку между 7-й ногой ОУ LM358 и затвором VT1. Соединяем перемычкой затвор VT1 с 1-й ногой ОУ LM358. Удаляем синий светодиод с затвора. После доработки — красный загорается при срабатывании CC. Схема со всеми изменениями в конце статьи.
Два дня ушло на рисование классики. Все детали спроектированы для печати без поддержек.
Общее время печати составило около 22 часов на скорости 60мм/с. Стоимость PLA, без учета электричества и амортизации ~$5. В качестве первичного источника использовал старый БП от ноутбука фирмы HP, модель PPP017S. Выходное напряжение 18.5В, ток 6.5А. Для питания вентилятора +12В и линии USB +5В использовал MP1584. Имхо если не выдавливать из них все 3А, то за эти деньги вещь годная. Требуют напильника — 470мкФ-1000мкФ на выходе для уменьшения пульсаций. От 5 штук дешевле.
Многооборотные резисторы BOCHEN WXD3-13-2W на 10кОм, 2 штуки. Показометр DSN-VC288 — тормоз, не возможно настроить на весь диапазон 0В-100В. Врет или в начале, или в конце. Кое-как настроил на 0В-30В. По току совсем печально — ток 0.3А показывает 0.7А, ток 3.5А показывает 5.5А и регулировки не хватает скомпенсировать это безобразие. Если напряжение первичного источника «Supply Power» меньше 30В, то «Isolated Power» можно запитать от «Supply Power», что и было сделано.
Страшный сон электрика
Передняя панель
Для USB использовал такие платы. Ищутся по «Type A Female USB To DIP 2.54mm PCB Connector». Оптом от 5-10 штук дешевле.
Выставил 12В/10А и снял пульсации осциллографом с закрытым входом. В качестве нагрузки автомобильная лампочка дальнего света. Получилось 20мВ с частотой 166кГц. Отличный результат.
При выдергивании нагрузки в режиме CC, модуль не горит и не плавится. Из недостатков — на моем экземпляре не удалось выставить ниже 1.4В по напряжению и 0.3А по току. Огромная входная ёмкость кондесаторов. Еще один косяк — при минимальном напряжении 1.4В ограничение тока не работает и модуль выдает на все деньги, около 12А. Как написал в комментариях ksiman, 12А глюк устраняется добавлением резистора 100 Ом в разрыв между 2-й ногой XL4016 и выходом регулируемого делителя напряжения R9-R11-R12. Схема после всех доработок
Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.
Купить XL4016 на AliExpress
Материалы
Комментарии 14
Хотел вывести на панель индикатор, сломал диод. Посоветуйте по каким характеристикам найти замену на aliexpres. Какие цвета были изначально у него? У него общий анод или катод? Вольтаж. ( со всем эти я на Вы 😉 )
And. На этих преобразователях стоят двухцветные светодиоды с общим анодом(контакт по середине).
Если я использую модуль для зарядки аккумулятора, могу ли я подключить аккумулятор непосредственно к выходу? Или я должен использовать диод?
Я подключал непосредственно на выход, без диода. Ставил 40а авто-реле от переполюсовки и цифровой вольт-амперметр. Все корректно работает.
Да всё это понятно. Но вот такая проблема, давно лежал ИБП от принтера 32V-2,5A. Рушил заказать преобразователь. Объединил в корпус всё заработало, протестил на разных режимах. И вдруг, через какое то время ни с чего красны свет без нагрузки и 0.00 вольт на выходе. Сам то я не электроньщик, как говорят: мимо проходил или боксёр по переписке. Но я хотел сказать о другом. Тема про Видеоблогерство. Интернет загружен, Youtube под завязку.Распаковки из Китая….. Вопрос к вам друзья БЛОГЕРЫ. А вы уверены, что мне интересно как достают из покетиков китай ские прибомбасики. Что эти прибомбасики должны и с какими параметрами делать ( на это есть характеристики продавца). Правда не каждого блогера нужно в этом обвинять, потому как есть толковые видеоролики, но и тут есть проблемы, много роликов как под копирку сняты разными авторами, проще говоря как по одному сценарию. А вот каснулось дело такой темы, как изложенной в начале моего послания…… И……. Что. После ДОЛГОГО мытарства по много численным САЙТАМ КАНАЛАМ НУЛЕВОЙ результа и не только по этой теме а и по ремонту друй электроники ВИГВАМЫ получаешь. Предчюйстаую возмущение многих блогеров, вмой адрес: вот мол благодарность за наш непосильны труд. Не хотел ни кого обидеть, но накипело за многие годы вот это хождение по просторам ИНЕТА в поисках помощи. Пишешь запрос ка найти НЕИСПРАВНОСТЬ чего либо, а тебе: посмотри мою распоковку, посмотри какие я прикрутил ручки к переменнику, полчаса ролик про корпус в катором собран тот или иной гаджет. Много ребята ВОДЫ, много пустых усилий прикладывается. Да много и полезного с конкретикой. Да простит меня блогерское сообщество, ноя скажу: ребята приступая к очередной съёмке своего очередного шедевра ПОДУМАЙТЕ не слишком ли много уже гоаорилось на данную тему, а не работать только лишь за лайки и не выпрашивать у пользователей подписки. За сим прощаюсь. Прошу снисхождения у тех, кого не вольно обидел. Всем добра. Христос Воскресе.
По смыслу-то, в общем, верно, но, уж простите великодушно за замечание, но с таким количеством ошибок ну просто читать невозможно… А по теме вопроса — ИБП на 2,5 ампера не может потянуть этот модуль с полной нагрузкой.
Схема какая-то левая. Очевидный ляп — С7-Д2 — это что вообще? А операционники чего усиливают? Как бы ничего …
Операционники — это компараторы, которые сравнивают выходное напряжение с опорным, нужны для регулировки тока и напряжения на выходе. А вот закороченная цепочка из диода и кондера — это да-а-а, вопроссс…
Назначение, технические характеристики, схема подключения.
Импульсный стабилизатор, еще его называют понижающий DC-DC преобразователь XL4016, это малогабаритный, недорогой, высокоэффективный модуль с КПД до 95% на основе которого можно достаточно просто реализовать блок питания с регулировкой напряжения от 1,25 до 28В, а также ограничением (стабилизацией) тока от 0,1 до 8А, что позволяет ему выполнять функции автоматического зарядного устройства для аккумуляторов от самых малых (пальчиковых) до автомобильных. Стоит около 4$. Купить можно здесь.
Вид и назначение выводов и регулировок импульсного стабилизатора с двух сторон:
Характеристики, заявленные на сайте продавца:
Основной элемент стабилизатора – микросхема XL4016E1:
Даташит (основные характеристики) на эту микросхему доступен в интернете. В нем указаны все характеристики микросхемы и приведены типовые схемы включения.
Также в интернете доступно несколько вариантов принципиальных схем этого импульсного стабилизатора (понижающего DC-DC преобразователя XL4016). Наиболее совпадающая с моим экземпляром выглядит так:
Обзоров, информации по эксплуатации и доработке этого импульсного стабилизатора в интернете много. В основном отзывы положительные.
Основные замечания и особенности:
- При токах 3-5 Ампер хорошо работает без вентилятора и дополнительных радиаторов. При больших токах желательно вентилятор или дополнительные радиаторы.
- Резисторы 10кОм для регулировки выходного напряжения и тока как правило выносят на лицевую панель корпуса. Если выпаять многооборотные подстроечные резисторы из платы и установить на переднюю панель корпуса обычные переменные резисторы, то сложно производить точную установку напряжения и тока. Поэтому нужно приобретать многооборотные переменные резисторы или подключать последовательно 10 кОм еще переменные резисторы по 1 кОм для плавной регулировки. Тогда для регулировок будет по 2 резистора, грубая и плавная. Проблема решается полностью.
- В некоторых отзывах встречаются нарекания на зависимость выходного напряжения от тока нагрузки. Здесь важно, чтобы блок питания от которого питается сам импульсный стабилизатор имел достаточную мощность. Ну и при зарядке аккумуляторов очень критичных к максимальному напряжению на них, например, Li-Ion, контролировать процесс.
- Нет защиты от переполюсовки входного напряжения. Если часто подключается к различным блокам питания целесообразно на входе поставить диод, например Шоттки, на 10А. Что касается выхода, то при работе переполюсовка для самого стабилизатора не опасна, у него сработает ограничение по току. Но в самой нагрузке, для которой перепутана полярность могут выйти из строя детали, если ограничение по току в стабилизаторе выставлено на большое значение. А вот например, если при отключенном питании стабилизатора будет подключен аккумулятор для зарядки и у него перепутана полярность, то на плате стабилизатора может выйти из строя диод, подключенный к 3 выводу микросхемы XL4016. Так что если заряжаете мощные аккумуляторы, то лучше поставить защитный диод и на выходе.
Ниже на видео показан пример использования этого импульсного стабилизатора в универсальном блоке питания-зарядном:
Последние посетители 0 пользователей онлайн
Топ авторов темы
Vovk Z 22 постов
BARS_ 47 постов
tar 13 постов
Andrev 37 постов
Популярные посты
Andrev
Фильтрация ВЧ пульсаций будит в виде LC фильтра, на выходе конвертера ставится дроссель, желтое колечко от компьютерного БП, а лучше сине-зеленое (без понятия где его брать)) на нем мотаем толстым про
Выше я давал ссылку тему, там посути готовое решение с платой дежуркой расчетами обсуждениями и т.п. Если мозгов не хватает осилить, то надо начинать с теории а не с практики
BARS_
Чтобы найти решение, надо сесть и ВДУМЧИВО прочесть темы по ссылкам, а не пролистать глядя только на картинки. Лень читать и думать - делай сам, как знаешь. Со временем в любом случае придет понимание
Изображения в теме
@Гость Шурик а вы сможете предоставить ТС правильную теорию по переходному процессу при включении генератора?
А если генератор сигнала начинает напряжение с 0, то что, на конденсаторе появится постоянная составляющая? Правильная теория должна показывать правильный результат независимо от начальной фазы.
uc(t)=-Im*(1/wC)*cos(wC)+K (чтобы не путаться постоянную интегрирования обозначил К) При t=0 0=-Im*(1/wC)*1+K, отсюда К=Im*(1/wC)=100 (Приблизительно, нсд =98)
Технические характеристики преобразователя XL4016
Читайте также: