Понижающий преобразователь xl4015 схема

Преобразователь напряжения понижающий XL4015 с регулировкой

Anat78

Дата: Воскресенье, 29.03.2020, 13:40 | Сообщение # 1

Администраторы

Anat78

Преобразователь напряжения понижающий XL4015 с регулировкой напряжения и тока
Покупал здесь: модуль XL4015 http://ali.pub/4lz335

Технические характеристики:

Входное напряжение: 6-32V;
Выходное напряжение: 1.25-30V регулироемое;
Ток нагрузки: регулируемый, макс. 5A;
Выходная мощность: не более 75W;
Допустимая при работе температуры окружающей среды: -40 до + 85 градусов;
Частота внутреннего преобразователя: 180KHz;
КПД: до 96%;
Защита от короткого замыкания: Есть (предельный ток 8A);
Защита от перегрева: Есть (автоматическое отключение при перегреве);
Защита от включения с обратной полярностью: Нет;
Размеры: 51х26х15 mm;
Вес: 20 г.

Описание:

Регулируется выходное напряжение и максимальный ток нагрузки. Выполнен на микросхеме-преобразователе XL4015.
ВАЖНО! При использовании модуля, «минус» входа и выхода не должны быть
гальванически соединены, в противном случае токоизмеряющий резистор
будет «закорочен» и ограничение максимального выходного тока не будет
работать. Это может привести к перегрузке и выходу со строя модуля.Внимание. При токе нагрузки более 3А или выходной мощности более 35W требуется дополнительное охлаждение.

Основные режимы использования:
понижающий преобразователь с ограничением максимального тока нагрузки;
зарядное устройство для различных аккумуляторов;
мощный светодиодный драйвер.

Настройка режима понижающего преобразователя с ограничением максимального тока нагрузки.
Вращением потенциометра регулировки выходного напряжения установите требуемую величину выходного напряжения.
Подключите к выходу без подключенной нагрузки мультиметр в режиме измерения тока
10A. Фактически это режим измерения тока короткого замыкания на выходе.
Вращая потенциометр регулировки выходного тока установите максимальное
значение тока нагрузки, например 4A. После этого можно подключить
нагрузку. Когда выходной ток достигнет 4A, включится соответствующий
сигнальный диод.

Настройка режима зарядного устройства.
В этом режиме требуется установить максимальное напряжение заряда
аккумулятора и максимальный ток заряда. (для литиевого аккумулятора
максимальное напряжение заряда составляет 4.2V, максимальный ток заряда
равен значению емкости)
Без подключенной нагрузки, вращая потенциометр регулировки напряжения, установите максимальное напряжение заряда, например 4.2V.
Подключите к выходу без подключенной нагрузки мультиметр в режиме измерения тока
10A. Фактически это режим измерения тока короткого замыкания на выходе.
Вращая потенциометр регулировки выходного тока установите максимальное
значение тока заряда. Например для аккумулятора емкостью 2200mAh это
будет 2200mA.
После выполненных регулировок можно осуществлять заряд аккумулятора.
На плате расположены светодиодные индикаторы для визуального контроля
состояния заряда. Когда ток заряда упадет до значения 0.1 от
максимального тока заряда, выключится соответствующий светодиодный
индикатор процесса заряда и включится индикатор завершения заряда.

Настройка режима светодиодного драйвера.
Для настройки требуется подключить к выходу светодиод и контролирую
выходной ток и напряжение подобрать рабочее напряжение, при котором ток
через светодиод достигает номинального. После чего настраивается
ограничение по току на уровне номинального тока светодиода.
Процедуры регулировки аналогичны описанным выше.

Источник

Понижающий преобразователь XL4015

В сегодняшней статье хочу сделать небольшой обзор понижающего преобразователя на XL4015. Этот дешевый модуль на удивление очень мощный для своего маленького размера.

Модуль на XL4015 имеет КПД до 96%, мощность в нагрузке 75ВТ, при максимальном токе 5А. Питается модуль от 6В до 38В, выходное напряжение от 1,25В до 36В. Надо помнить, что разница между входящим и исходящим напряжением не менее 2В. В микросхеме есть защита от перегрева кристалла, а так же защита от короткого замыкания.

Выглядит модуль вот так

Размеры модуля 26*62*16ММ. Высота замерена по самой высокой детали, дросселю.
Пора перейти к схеме модуля с регулировкой напряжения и тока XL4015
Схема преобразователя XL4015

Основой всей схемы является XL4015. Которая чем то напоминает lm2596, но имеет на борту полевой транзистор, а так же выходной ток до 5А
Эта микросхема импульсный понижающий преобразователь. Управление микросхемой происходит через 2-ю ножку называемая FeedBack. Ножка FB это вход компаратора ошибки с фиксированным напряжением 1,25В.

Ограничение напряжения устанавливается переменным резистором CV 10к в составе резисторного делителя R3иCV
Ограничение выходного тока построено на датчике тока которым выступает шунт на 0,05Ом. Падение напряжения на нем сравнивается с напряжением на компараторе, установленным переменным резистором СС 1к. Индикация работы в режиме стабилизатора тока осуществляется красным светодиодом

На втором ОУ собран индикатор нагрузки. Если нагрузка меньше 9% от максимального тока, светится зеленый светодиод, если нагрузка больше- синий светодиод

Смысл от от этого индикатора в блоке питания считаю бесполезным, а вот сигнализатор токов удобно использовать как индикатор заряда аккумулятора.

Испытания XL4015
Пришло испытать модуль
На вход подаю напряжение 23В от конденсаторного фильтра лабораторного блока питания, нагрузка на модуле лампа 12В с мото фары ближний свет
Напряжение под нагрузкой просело до 18,6В при токе 4А, напряжение на выходе 12,3В ток 4А. Если мои расчеты верны то КПД этой схемы 65%.
Под такой нагрузкой за первые 5 минут схема хорошенько нагрелась, проработала еще пол часа и испустила дух.

Тот самый белым дым, на котором работают все микросхемы и транзисторы, микросхема выпустила. После замены микросхемы и диода все нормально заработало, но я больше ее та не нагружал. Скорее всего первым умер диод и увел за собой микросхему
Плата после замены, диод временно заменил на двойной диод с блока питания ПК
Микросхема выглядит вот так

Вывод напрашивается такой, модуль преобразователя XL4015 великолепно подходит для многих задач и несомненно найдет место в мастерской, но с отводом тепла надо что-то делать
Рекомендую посмотреть статью про универсальное зарядное плюс блок питания на Xl4015

Покупка модуля XL4015
Пару слов о том, где прикупить такой модуль. Естественно, лучшая цена за товар будет именно при заказе с Китая. Проблематично ждать месяц, но если уж экономить,то лучше при прямой покупке
Приобрести модули можно по этой ссылке цена за один 92 рубля, доставка бесплатна

Источник

XL4015 — понижающий DC-DC преобразователь напряжения

Понижающий DC-DC преобразователь на основе чипа Xl4015 — это дешевый и мощный для своего маленького размера модуль. У данного модуля можно регулировать как напряжение так и ток, для этого у модуля два многооборотных подстроечных резистора номиналом 10 кОм. Благодаря этому из него можно сделать скромный лабораторный блок питания, нужно только добавить блок питания и вольтамперметр, к примеру DSN-VC288. Также существует специальный вольтамперметр для этого модуля. XL4015 чем то напоминает LM2596, но имеет встроенный полевой транзистор, а так же выходной ток больше — до 5А.

XL4015 имеет КПД до 96%, мощность в нагрузке 75ВТ, при максимальном токе 5А. Питается модуль от 8В до 38В, выходное напряжение от 1.25В до 36В. В микросхеме есть защита от короткого замыкания (лимит тока 8 А), защита от перегрева — автоматическое отключение выхода при превышении рабочей температуры. Защита по входу от переполюсовки нет, но можно подключить по входу диод или диодный мост.

Благодаря регулируемому току этот модуль (драйвер) можно использовать для зарядки литий-ионных аккумуляторов, питания светодиодных лент, блок питания с стабилизацией тока и так далее.

Технические характеристики преобразователя XL4015

Эффективность преобразования (КПД): до 96%;
Частота переключения: 180 кГц;
Рабочая температура: от -40 до + 85 °C;
Входное напряжение: 8-36 В;
Выходное напряжение: 1.25-32 В (регулируемое);
Выходной ток: регулируемый до максимального значения 5 А;
Выходная мощность: 75 Вт;
Защита: от короткого замыкания, от перегрева, ограничение выходного тока;
Защита от переполюсовки: нет;
Размер: 26 x 62 x 16 мм;

Принципиальная схема модуля XL4015

Ниже приведена принципиальная схема преобразователя — модуля на базе XL4005, а не XL4015. В плане выходного тока и КПД XL4005 и XL4015 идентичны. Основное различие в рабочей частоте (300кГц. для XL4005 и 180кГц. для XL4015), что позволяет использовать для XL4005 дроссель меньшей индуктивности (читай меньшего размера), и в небольшой разнице максимального входного напряжения (32В. для XL4005 и 36В. для XL4015).

Ещё XL4005 отличается более низким опорным напряжением (0,8В. вместо 1,25В. у XL4015), что делает её более предпочтительной для использования в схемах стабилизатора тока (драйвера для мощных светодиодов например).

На сдвоенном операционном усилителе LM358 собрана схема регулируемого токоограничения и компаратор для индикации окончания заряда. В качестве датчика тока применён шунт на базе резистора SMD 2512 0,05Ом. Резистор припаян с обратной стороны модуля.

Отдельно стоящий красный светодиод (R) показывает работу в режиме ограничения тока. Синий светодиод (B) показывает режим заряда аккумулятора (ток больше 10% от уставки), зелёный (или красный) рядом с ним (G) — режим окончания заряда (уменьшение тока до 10% от уставки).

Схема подключения XL4015 DC-DC преобразователя

Для подсоединения питания и нагрузки есть 4 зажима на винтах и/или места для пайки.

Напряжение подается на контакты модуля +IN, –IN (плюс и минус соответственно), а выходное напряжение снимается с выходных контактов +OUT и -OUT.

Источник

Понижающий модуль постоянного тока XL4015 с управлением CV/CC

В статье объясняется легкий способ модифицировать понижающий преобразователь постоянного напряжения, собранного на микросхеме XL4015, с помощью регулируемого ограничителя тока, который, отсутствует в стандартной модели.

Микросхема XL4015 представляет собой полнофункциональный понижающий DC/DC преобразователь широтно-импульсной модуляции (ШИМ)с фиксированной частотой 180 кГц. Прибор был специально создан китайскими специалистами для работы с нагрузкой 5 В, 5 А, и отличающейся хорошей эффективностью, минимальной пульсацией и исключительным регулированием линии и нагрузки.

Модификация понижающего преобразователя XL4015 регулируемого с помощью ограничителя тока

Модуль регулятора построен с использованием очень небольшого количества дополнительных деталей, с ним легко работать и он состоит из встроенной частотной компенсации и генератора фиксированной частоты.

Схема управления ШИМ имеет регулируемую продолжительность включения с постоянной скоростью от 0 до 100%. IC XL4015 также имеет встроенную функцию защиты от перегрузки по току.

Когда на выходе обнаруживается короткое замыкание, рабочая частота мгновенно понижается с 180 кГц до 48 кГц, что вызывает немедленное падение выходного напряжения и тока. Чип имеет полностью интегрированный блок компенсации, вне зависимости от каких-либо внешних компонентов.

Подключение стандартного преобразователя

Основные характеристики IC XL4015:

Широкий диапазон входного напряжения от 8 В до 36 В
Выходное напряжение регулируется от 1,25 В до 32 В
Максимальный рабочий цикл может достигать 100%.
Выходное напряжение составляет всего 0,3 В
Частота переключения зафиксирована на уровне 180 кГц.
Выходной ток постоянный, 5А.
Встроенные силовые полевые МОП-транзисторы обеспечивают оптимизацию высокого напряжения/тока
Эффективность работы впечатляет — 96%.
Регулировка линии и нагрузки очень хорошая
IC имеет функцию отключения при перегреве с внутренним управлением
Точно так же он также имеет встроенную функцию ограничения тока.
Излишне говорить, что микросхема также имеет функцию защиты от короткого замыкания на выходе.

Главный недостаток устройства

Хотя модуль XL4015 обладает множеством отличных функций, которые необходимы понижающему преобразователю, ему не хватает одной важной опции. В модуле нет устройства для регулировки выходного тока до желаемых уровней в соответствии со спецификациями нагрузки.

Так что, если вы хотите зарядить литий-ионный аккумулятор с помощью модуля XL4015, скажем, на 2 А, вы не сможете этого сделать из-за вышеупомянутого недостатка. Точно так же, если вы хотите управлять светодиодом 3,3 В при максимальном токе 3 А, вы тоже будете разочарованы, поскольку модуль рассчитан на фиксированный ток 5 А.

Как работает XL4015

Базовая рабочая схема понижающего преобразователя XL4015 показана ниже:

Схема сконфигурирована так, чтобы вырабатывать фиксированные 5 В при постоянном выходном токе 5 А в ответ на вход питания от 8 В до 36 В. Характеристики входной мощности должны быть выше выходной, что означает, что входная мощность источника питания должна быть выше 5 В x 5 А = 25 Вт.

Следовательно, если используется входное напряжение 36 В, то входной ток должен быть выше 25/36 = 0,7 А. Если используется 8 В, то входной ток может быть выше 25/8 = 3 А и так далее.

Внутренняя схема IC XL4015 состоит из основных элементов, таких как генератор и усилитель ошибки. Хорошо рассчитанная и управляемая частота генератора 180 кГц генерируется на выводе 3 (SW) для питания конфигурации внешнего понижающего преобразователя, состоящего из диода, катушки индуктивности и конденсатора. Это позволяет понижающему каскаду обрабатывать входное питание до точных выходных 5 В, 5 А.

Контакт 2 (FB) функционирует как вход для обратной связи усилителя ошибки. Минимального входного напряжения 1,25 В на этой распиновке достаточно, чтобы начать процесс отключения ИС.

Эта распиновка может быть сконфигурирована с делителем потенциала R1, R2, который гарантирует, что выходное напряжение никогда не может выходить за пределы диапазона 5 В, что затем вызывает напряжение выше 1,25 В на выводе FB, инициируя процесс выключения для IC, тем самым предотвращая переход выхода через уровень 5 В.

Это также означает, что выходное напряжение может быть отрегулировано до других значений, например 12 В или 15 В, путем соответствующего изменения номиналов делителя обратной связи R1/R2.

Цепочку R1/R2, также можно зафиксировать, используя следующую формулу для получения желаемого выходного напряжения:

Регулировка предельного тока

Как видно из схемы, модуль XL4015 не имеет функции ограничения тока, которая, по-видимому, является основным ограничением модуля.

Тем не менее, устройство включает в себя вывод FB выключения, который может быть настроен со схемой внешнего ограничителя тока для выполнения этой функции. Это можно реализовать, как показано на следующей диаграмме:

RX можно рассчитать по закону Ома:

RX = 0,2/Текущий предел

Поскольку два транзистора соединены с выходом, имеющий очень высокий коэффициент усиления, разности потенциалов всего 0,2 В на RX должно быть достаточно для срабатывания вывода FB IC и инициирования действия по ограничению тока.

Как только ток устремится превысить желаемый предел, через RX возникает необходимый минимальный потенциал, вызывая проводимость NPN, что, в свою очередь, жестко запускает PNP BJT. Действие подает предполагаемый положительный постоянный ток на вывод FB, инициируя отключение.

Когда это происходит, выходной ток падает ниже установленного предела, выключая BJT и восстанавливая предыдущее состояние, при котором ток снова начинает превышать установленный предел, включая BJT. Цикл повторяется, гарантируя, что ток всегда остается в пределах установленного предела. При такой компоновке XL4015 оснащается очень полезной функцией регулируемого ограничения выходного тока.

Альтернатива XL4015 (эквивалентная схема)

Хотя модуль XL4015 легко приобрести в большинстве интернет-магазинов, микросхема не производится известными брендами и может в любой момент выйти из употребления. Поэтому альтернативная схема регулируемого понижающего преобразователя на 5 В с использованием дискретных компонентов представляется гораздо лучшим вариантом.

На следующей схеме показан очень эффективный понижающий преобразователь 5 В с использованием популярной микросхемы TL494:

В приведенном выше примере приведен простой, но чрезвычайно удобный прецизионный эквивалент понижающего преобразователя 5 В для XL4015. Здесь показано применение понижающего преобразователя солнечного инвертора, которое можно использовать для любой другой цели преобразователя постоянного тока в постоянный.

Использование TL494 гарантирует, что конструкция не устареет быстро, и замена IC будет всегда доступна, когда это потребуется. Здесь также имеется контур обратной связи усилителя ошибки, определяющий выходной ток, настраивая схему делителя потенциала, построенную на резисторах R8/R9.

Сила тока может быть отрегулирована соответствующей настройкой резистора R13.

R13 = 0,2/Максимальный предел тока

Еще одно большое преимущество использования вышеупомянутого дискретно построенного понижающего преобразователя — это уровень выходного тока, который не ограничен 5 А, а может быть повышен до гораздо более высоких уровней, просто нужно установить более мощные транзисторы, диаметр провода индуктора и номинал резистора R13.

Источник