Зарядное для автомобиля с импульсным стабилизатором
Зарядное для авто с импульсным стабилизатором напряжения и тока
На страницах сайта размещено много статей, посвященных зарядным устройствам, но, тем не менее, хочу вам предложить схему еще одного, основой которого служит китайский модуль DC-DC. Это понижающий импульсный преобразователь, реализованный на контроллере LM25116.
Внешний вид готового модуля показан на фото1. 
Микросхема LM25116 является синхронным контроллером, рассчитанным для применения в понижающих, импульсных, регулируемых стабилизаторах напряжения и тока.
LM25116 Datasheet PDF
Заявленные данные модуля: Мощность максимальная – 300 ватт, ток максимальный, отдаваемый в нагрузку – 20А, номинальный ток – 15А, входного напряжение от 6 В до 40, выходное напряжение — от 1,2В до 36В. Модуль пришел в полном рабочем состоянии. Правда, при первом включении обнаружились недочеты в сборке. В частности были плохо закручены винты крепления транзисторов и изолирующая прокладка, на фото видно, была очень толстой. Вследствие этого, было большое температурное сопротивление между транзистором и радиатором. Это подтверждалось большой разницей между температурой радиатора и подложкой транзистора. Пришлось заменить родную прокладку на отечественную, слюдяную с использованием термопасты. Фото 2. Кстати, транзисторы стоят вообще без обозначения, и когда я демонтировал их, у одного отломилась нога, но это так, для общей информации. Конечно, для заявленного тока нагрузки 20А установленные радиаторы были явно малы, поэтому к каждому из них были дополнительно прикреплены дополнительные теплоотводы. Родные теплоотводы имеют по два лишних отверстия с резьбой, их я и использовал. При установке радиаторов, под них подложил дополнительно по кусочку лакоткани, на фото 2 видно хорошо.
Входной и выходной клемники я выпаял и впаял непосредственно провода, при больших токах нагрузки так надежнее. Многооборотные резисторы подстройки выходного напряжения и тока стабилизации я также с платы убрал, вместо их запаял контакты – фото 3. Через них к схеме подключаются переменные резисторы, установленные на передней панели корпуса зарядного устройства. После всех изменений, связанных с улучшением теплоотдачи транзисторов, при токе стабилизации 12 ампер, напряжении на выходе – 14,1 вольт и входном напряжении 20 вольт, температура транзисторов составила +50 градусов. Общая схема зарядного устройства показана на рисунке 1.
Сразу хочу сказать, что схема имеет только ограничение тока нагрузки и не имеет защиты от переполюсовки.
Сетевой трансформатор вам придется выбирать самим из условия необходимого тока нагрузки. Выходное переменное напряжение на выходе вторичной обмотки должно быть порядка 19 вольт. Диодный мост должен иметь рабочее напряжение не ниже двойного амплитудного значения вторичного напряжения. Т.е. при выходном напряжении 19 вольт его амплитудное значение имеет величину 19В х 1,41 = 24В, 24В х 2 = 48В. Рабочий ток диодов моста выбирайте также удвоенный. Бывают случаи, когда необходим срочный заряд аккумулятора и максимальным током. Емкость конденсатора фильтра также зависит от необходимого тока заряда. Обычно исходят из соотношения 1А – 2000мкФ. В качестве преобразователя ток – напряжение использован также китайский модуль с микросхемой ACS712.
Вообще в этой схеме использован вольтамперметр, описанный в статье «Амперметр на микросхеме ACS712», поэтому я не буду углубляться в работу его схемы. В этой же статье есть и ссылка на скачивание файла загрузки для микроконтроллера.
Хочу заметить, что на выходе модуля DC-DC присутствуют пульсации, которые могут быть помехами для измерительной части устройства, выраженные в нестабильности показаний значений величин на индикаторе. Провод питания к стабилизатору DA1 должен идти экранированный. Возможно, потребуется ввести в схему дроссель по питанию стабилизатора DA1. Не следует близко располагать модули относительно друг друга.
При помощи данного устройства можно производить зарядку аккумуляторов стабильным током за определенное необходимое время, при этом на выходе устанавливаем максимальное напряжение и нужную величину стабильного зарядного тока. И второй режим, это когда на выходе устанавливается необходимое конечное напряжение зарядки для данного аккумулятора и номинальный зарядный ток. При этом ток заряда будет уменьшаться по мере роста напряжения на батарее.
С помощью данного модуля можно заряжать практически любые автомобильные аккумуляторы. Вообще, я остался очень доволен работой данного девайса.
Источник
Схема понижающего преобразователя напряжения DC / DC
Инвертор основан на микросхеме LM2576-Adj, относящейся к группе высокоинтегрированных чипов, поэтому для правильной работы требуется всего несколько внешних компонентов. Это универсальный понижающий преобразователь с регулируемым выходным напряжением постоянного тока до 3 А. При покупке необходимо брать микросхему именно с названием Adj. Такая же маркированная цепь без Adj настраивается на заводе на фиксированное выходное напряжение без возможности регулирования. Выходное напряжение может быть таким же, как входное напряжение или ниже. Для противоположной функции (стабилизация по минусу) с незначительной модификацией разводки необходимо использовать м/с LM2577-adj.
Схема инвертора понижающего на LM2576
Катушка с индуктивностью около 150 мкГн необходима для правильной работы инвертора. Хорошо наматывать её на тороидальный сердечник диаметром около 25 мм. Также возможно использование катушек от ПК, и других импульсных приборов. Жёлтые маркированные сердечники полностью соответствуют данным целям. В частности, необходимо намотать 45 витков проволокой 1 мм на тороид диаметром 27 мм. Выход может быть оснащен и другой катушкой для лучшего сглаживания выходного напряжения. Конденсаторы фильтра должны быть установлены естественно на требуемое напряжение.
На практике использовался этот инвертор чтобы получить напряжение накала в лампе, которое требовалось 4 В 1 А, но только 12 В было доступно в приборе. Например гашение 8 В при 1 А с помощью резистора или какого-либо стабилизатора уже приносит значительные потери в 8 Вт! Этот же преобразователь работает с эффективностью около 75-91%, измеренная в данной схеме получилась 82%. Это означает что суммарные потери составили всего 0,72 Вт, то есть в 11 раз меньше, чем при использовании гасящего резистора!
Здесь отсутствует выходной фильтр, потому что напряжение накала не нуждается в особой фильтрации. Весь блок удобно помещается на печатной плате размером 20 x 50 мм. Для больших токов кулер может быть использован. Но в данном случае кулер не требуется, потому что схема практически не греется.
Про использование технологии беспроводного питания различных устройств.
Приводятся основные сведения о планарных предохранителях, включая их технические характеристики и применение.
Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры — краткий обзор и сравнение технологий.
Источник
Понижающий DC-DC преобразователь на LM2596
Понижающие DC-DC преобразователи все чаще и чаще находят свое применение в быту, хозяйстве, автомобильной технике, а также в качестве регулируемых блоков питания в домашней лаборатории.
К примеру, на большегрузном автомобиле напряжение бортовой кабельной сети может составлять +24В, а вам необходимо подключить автомагнитолу или другое устройство с входным напряжение +12В, тогда такой понижающий преобразователь вам очень пригодится.
Множество людей заказывают с различных китайских сайтов понижающие DC-DC преобразователи, но их мощность довольно таки ограничена, ввиду экономии китайцами на сечении обмоточного провода, полупроводниковых приборах и сердечниках дросселей, ведь чем мощнее преобразователь, тем он дороже. Поэтому, предлагаю вам собрать понижающий DC-DC самостоятельно, который превзойдет по мощности китайские аналоги, а также будет экономически выгоднее. По моему фотоотчету и представленной схеме видно, что сборка не займет много времени.
Микросхема LM2596 есть ни что иное, как импульсный понижающий регулятор напряжения. Она выпускается как на фиксированное напряжение (3.3В, 5В, 12В) так и на регулируемое напряжение (ADJ). На базе регулируемой микросхемы и будет построен наш понижающий DC-DC преобразователь.
Рекомендую к прочтению статью «Регулируемый стабилизатор напряжения на LM2576«, микросхемы LM2576 и LM2596 практически идентичны, расположение выводов и обвязка одинаковые, разница в частоте генератора и некоторых параметров.
Схема преобразователя
Основные параметры регулятора LM2596
Входное напряжение………. до +40В
Максимальное входное напряжение ………. +45В
Выходное напряжение………. от 1.23В до 37В ±4%
Частота генератора………. 150кГц
Ток потребления в режиме Standby………. 80мкА
Рабочая температура от -45°С до +150°С
Тип корпуса TO-220 (5 выводов) или TO-263 (5 выводов)
КПД (при Vin= 12В, Vout= 3В Iout= 3А)………. 73%
Хотя КПД может и достигать 94%, он зависит от входного и выходного напряжения, а также от качества намотки и правильности подбора индуктивности дросселя.
Согласно графика, взятого из даташита, при входном напряжении +30В, выходном +20В и токе нагрузки 3А, КПД должен составить 94%.
Также у микросхемы LM2596 есть защита по току и от перегрева. Замечу, что на неоригинальных микросхемах данные функции могут работать некорректно, либо вовсе отсутствуют. Короткое замыкание на выходе преобразователя приводит к выходу из строя микросхемы (проверил на двух LM-ках), хотя тут удивляться и нечему, производитель не пишет в даташите о присутствии защиты от КЗ.
Элементы схемы
Все номиналы элементов указаны на схеме электрической принципиальной. Напряжение конденсаторов С1 и С2 выбирается в зависимости от входного и выходного напряжения (напряжение входа (выхода) + запас 25%), я установил конденсаторы с запасом, на напряжение 50В.
Конденсатор C3 — керамический. Номинал его выбирается согласно таблицы из даташита. Согласно этой таблицы емкость C3 подбирается для каждого отдельного выходного напряжения, но так как преобразователь в моем случае регулируемый, то я применил конденсатор средней емкости 1нФ.
Диод VD1 должен быть диодом Шоттки, или другим сверхбыстрым диодом (FR, UF, SF и др.). Он должен быть рассчитан на ток 5А и напряжение не меньше 40В. Я установил импульсный диод FR601 (6А 50В).
Дроссель L1 должен быть рассчитан на ток 5А и иметь индуктивность 68мкГн. Для этого берем сердечник из порошкового железа (желто-белого цвета), наружный диаметр 27мм, внутренний 14мм, ширина 11мм, ваши размеры могут отличаться, но чем больше они будут, тем лучше. Далее мотаем двумя жилами (диаметр каждой жилы 1мм) 28 витков. Я мотал одиночной жилой диаметром 1,4мм, но при большой выходной мощности (40Вт) дроссель грелся сильно, в том числе и из-за недостаточного сечения жилы. Если мотать двумя жилами, то в один слой обмотку положить не удастся, поэтому нужно мотать в два слоя, без изоляции между слоями (если эмаль на проводе не повреждена).
Через резистор R1 протекает малый ток, поэтому его мощность 0,25Вт.
Резистор R2 подстроечный, но может быть заменен на постоянный, для этого его сопротивление рассчитывается на каждое выходное напряжение по формуле:
Где R1 = 1кОм (по даташиту), Vref = 1,23В. Тогда, посчитаем сопротивление резистора R2 для выходного напряжения Vout = 30В.
R2 = 1кОм * (30В/1,23В — 1) = 23,39кОм (приведя к стандартному номиналу, получим сопротивление R2 = 22кОм).
Таким образом, можно рассчитать сопротивление резистора R2 для любого выходного напряжения (в рамках возможного диапазона).
Также, зная сопротивление резистора R2, можно рассчитать выходное напряжение.
Испытания понижающего DC-DC преобразователя на LM2596
При испытаниях на микросхему был установлен радиатор площадью ? 90 см? .
Испытания я проводил на нагрузке сопротивлением 6,8 Ом (постоянный резистор, опущенный в воду). Изначально на вход преобразователя я подал напряжение +27В, входной ток составил 1,85А (входная мощность 49,95Вт). Выходное напряжение я выставил 15,5В, ток нагрузки составил 2,5А (выходная мощность 38,75Вт). КПД при этом составил 78%, это очень даже неплохо.
После 20 мин. работы понижающего преобразователя диод VD1 нагрелся до температуры 50°С, дроссель L1 нагрелся до температуры 70°С, сама микросхема нагрелась до 80°С. То есть, во всех элементах есть резерв по температуре, кроме дросселя, 70 градусов для него многовато.
Поэтому для эксплуатации данного преобразователя на выходной мощности 30-40Вт и более, необходимо мотать дроссель двумя (тремя) жилами и выбирать больший по размерам сердечник. Диод и микросхема могут долговременно держать температуру 100-120°С без каких-либо опасений (кроме нагрева всего что рядом находится, в том числе и корпуса). При желании можно установить на микросхему больший по размеру радиатор, а у диода VD1 можно оставить длинные выводы, тогда будет тепло отводиться лучше, либо прикрепить (припаять к одному из выводов) небольшую пластинку (радиатор). Также нужно как можно лучше залудить дорожки печатной платы, либо пропаять по ним медную жилу, это обеспечит меньший нагрев дорожек при долгой работе на большую выходную мощность.
Испытания продолжаются…
Подав на вход преобразователя напряжение +12В, входной ток составил 1,75А (потребляемая мощность 21Вт). Выходное напряжение я выставил 5,3 Вольт, выходной ток составил 2,5А (выходная мощность 13,25Вт), КПД при этом составил уже 63%.
После 20 мин. работы преобразователя дроссель L1 нагрелся до температуры 45°С, микросхема LM2596 нагрелась до температуры 70°С, температуру диода VD1 я не стал измерять, так как он был чуть горячим.
Пару слов о печатной плате…
В даташите представлен эскиз исполнения LM2596 в корпусе TO-220 с загнутыми выводами.
Я же покупал микросхему с прямыми выводами и сам их подгибал.
Так вот, перегнул я их не как в даташите, а наоборот. Соответственно печатную плату развел под неправильный изгиб выводов, но эта печатная плата оказалась удобнее. Даташитовский вариант мне не нравится вовсе, так как невозможно LM-ку установить на стенку корпуса блока питания или другого устройства. Поэтому я развел плату и под стандартный изгиб выводов, с возможностью установки большого радиатора или крепления к стенке корпуса. Поэтому, для вас в архиве лежат две рабочие печатные платы. Перемычки устанавливать как можно толще (диаметром не менее 1мм).
Печатная плата понижающего DC-DC преобразователя на LM2596 СКАЧАТЬ
Источник
