Dc dc преобразователь понижающий своими руками. Сборка понижающего DC-DC преобразователя напряжения своими руками: пошаговая инструкция

На рынке очень популярны понижающие преобразователи, но практически все они имеют одинаковую схему реализации, где после отключения транзистора дроссель отдает накопленную энергию через диод. В таких схемах при значительных нагрузках происходит просадка по напряжению. Решением данной проблемы будет использование синхронного преобразователя с обратной связью.

У синхронного преобразователя схема не сильно отличается, но там вместо диода, через который дроссель отдает свою энергию, устанавливается транзистор. Транзисторы имеют гораздо лучшие характеристики, чем диоды. У них меньшее сопротивление p-n перехода, что дает им возможность пропускать больший ток. И самым главным преимуществом является более стабильное напряжение на выходе.

Я собираюсь собрать такой преобразователь самостоятельно и для этого я воспользуюсь подготовленными материалами автора ютуб-канала Open Frime TV https://www. youtube.com/watch?v=pmHIlMJqmOY. Он в своем видео во всех подробностях рассказывает принцип работы преобразователя данного типа и предоставляет свои наработки для общего пользования.

Для сборки данного синхронного преобразователя понадобится изготовить печатную плату. Автор с канала Open Frime TV позаботился и об этом, нарисовав печатную плату в программе SprintLayout.

Самостоятельно изготавливать плату я конечно же не буду, и закажу ее изготовление в Китае на сайте jlcpcb.com ($2 за 1-4 слойные печатные платы. Забери свои SMT купоны: https://jlcpcb.com/DYE). В этом очень поможет уже разработанная в программе SprintLayout печатная плата, потому что с ее помощью очень просто создать необходимые для производства платы гербер файлы. Все подготовленные файлы я собираю в один архив и загружаю на сайт jlcpcb.com, где они проходят первоначальную автоматическую проверку и на сайте выдается внешний вид платы с дополнительными настройками заказа. Если все правильно, можно просто переходить к оформлению заказа.

Затем приходит посылка с коробкой, в которой находятся герметично упакованные платы. По умолчанию их всегда пять штук, но можно выбрать и большее значение, от чего изменится в большую сторону и цена. Качество их изготовления очень высокое. Посмотрите сами на фото.

Преобразователь будет собираться на SMD компонентах, и мне предстоит их паять обычным паяльником. Для этого понадобится хороший флюс, пинцет и паяльник с тонким жалом. Немного мучений и все получилось, плата собрана.

Результатами тестирования платы я остался доволен, она действительно лучше справляется со стабилизацией напряжения на выходе при подключении нагрузки. Падение напряжения было минимальным, можно сказать вообще не заметным. Подробнее о процессе сборки и тестировании можно узнать из видео ниже.

Найти:

Интернет
Общение в Интернете
Компьютер
Обработка видео
Обработка фотографий
Работа с VirtualDub
Работа с PDF
Microsoft Word
Microsoft Excel
AutoCAD
Видео уроки
Создание сайта
Hi Tech
Разное
Обучающие материалы
Покупки на AliExpress
Покупки на GearBest
Мобильные телефоны
Содержание

Понижающий синхронный DC-DC преобразователь напряжения своими руками

Сегодня я буду собирать синхронный DC-DC преобразователь своими руками. С понижающими преобразователями наверно знакомы все. На АлиЭкспресс полно таких модулей, самые распространенные из них делаются на базе микросхемы LM2596 и LM2576. Я неоднократно тестировал такие платы. У всех у них один недостаток, существенная просадка напряжения под нагрузкой.

Если посмотреть на упрощенную схему такого преобразователя, то там будет транзистор, который открывается на небольшой промежуток времени, дроссель, накапливающий энергию, и диод, через который потом дроссель отдает энергию после закрытия транзистора. Транзистор закрывается, когда на нагрузке возрастает напряжение до необходимого уровня и так происходит все по кругу.

В синхронном DC-DC преобразователе вместо диода устанавливается транзистор. Транзистор значительно превосходит диод по характеристикам, он может пропустить через себя гораздо больший ток. К тому же, в структуре синхронной микросхему предусматривается вывод для установки обратной связи, что позволяет добиться более точной настройки выходного напряжения.

Схему и печатную плату для изготовления данного преобразователя я взял с канала Open Frime TV. Ссылка на это видео https://www.youtube.com/watch?v=pmHIlMJqmOY. Преобразователь будет собираться на SMD компонентах. Пришлось заказать очень много пакетиков с SMD резисторами и конденсаторами, потому что большинство из них продается только по 100 штук. Получилась огромная куча.

Плату я буду заказывать в Китае на сайте jlcpcb.com ($2 for 1-4 Layer PCBs, Get SMT Coupons: https://jlcpcb.com/DYE). Для этого мне понадобится разработанная в программе SprintLayout печатная плата этого преобразователя, которую автор предоставляет под своим видео в свободном доступе. Я сформировал все необходимые гербер файлы и загрузил их на сайт jlcpcb.com.

После успешной загрузки и обработки на экране должны появиться изображения платы с лицевой и обратной стороны, а под ними будут дополнительные настройки заказа, которые можно вообще не менять и сразу приступить к оформлению и оплате.

Через некоторое время приходит коробочка с готовыми платами. В подарок мне положили пазлы. Я ожидал там увидеть скидочный купон, но увы, там просто картинка их завода. Платы, в количестве пяти штук, герметично запаяны в плотном пакете. Качество плат, как всегда, на высоте. Качественно нанесенная защитная маска, шелкография, луженые контактные площадки.

Посмотрите на эти миниатюрные SMD резисторы и конденсаторы. Я даже не знал, получится их запаять или нет. Фен у меня есть только строительный и китайский паяльник. На ютубе я нашел ролик под названием «Не бойся smd». Там автор рассказал и наглядно показал, как паять smd компоненты обычным паяльником с тонким жалом. Для этого нужен хороший флюс, пинцет и паяльник. И действительно, все получилось. Как он говорил, побольше флюса и олово само потечет, куда нужно.

Я использовал флюс Mechanic, который лежит у меня уже несколько лет. А вот жало паяльника я выбрал неудачное. Оно изогнутое и я думал, мне так будет проще. Но почему-то все олово собиралось в верхней части изгиба, и это доставило немало геморроя.

Но, несмотря на все трудности, у меня все получилось. Нужных конденсаторов большой емкости под smd в продаже не было, пришлось обычным крутить ножки в бублики. И как-то я прогадал с дросселем. Взял на 1 ампер, а надо бы на 2 ампера ставить. Но это уже не важно, главное, что мне удалось запаять все smd компоненты.

Пришло время тестирования. Подключил блок питания на вход с напряжением более 5 В, а на выходе 4.86 В. Должно быть 5 В. Я уже думал, что преобразователь не работает, но при изменении входного напряжения выходное на плате держалось стабильно. Видимо сопротивления резисторов в делителе напряжения на плате имеют большие отклонения от нормы.

Для тестирования под нагрузкой я буду подключать резистор на 5 Ом для имитации нагрузки в 1А. Напряжение на выходе просаживается всего на 5 сотых вольт и это отличный результат. Вот только с нагревом микросхемы беда, от 1 ампера она начала сильно греться, и дроссель тоже стал горячим.

На плату можно подавать напряжение до 23В и при любом его значении на выходе получается стабильный результат. Еще в синхронной микросхеме реализована защита от короткого замыкания. При устранении причины КЗ плата сразу же начинает работать.

Весь процесс заказа, сборки и тестирования синхронного DC-DC преобразователя смотрите в видео ниже.

Самодельный понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный (понижающий)

Нам часто нужно снабжать наши схемы определенным количеством напряжения для наших цепей, таких как цепь постоянного тока 5 В, питающая микроконтроллеры, такие как Arduino. Эти схемы имеют максимальный допуск 5В. Если уровень напряжения выходит за эти пределы, микроконтроллер может сгореть. Таким образом, регулируемый источник питания очень важен. Возникает главный вопрос, как нам получить регулируемый 5В или любой другой источник питания. Невозможно много раз расположить батареи точного напряжения.

Детали

Зенеровский диод ведет себя так же, как обычный диод общего назначения, состоящий из кремниевого PN-перехода, и при смещении в прямом направлении, т. нормальный сигнальный диод, пропускающий номинальный ток.

Однако стабилитрон или «пробойный диод », как их иногда также называют, в основном такие же, как и стандартный диод PN-перехода, но они специально разработаны, чтобы иметь низкое и определенное Обратное напряжение пробоя  , которое использует любое приложенное к нему обратное напряжение.

В отличие от обычного диода, который блокирует любое протекание тока через себя при обратном смещении, то есть Катод становится более положительным, чем Анод, как только обратное напряжение достигает заданного значения, стабилитрон начинает проводить в обратное направление.

Это связано с тем, что, когда обратное напряжение, подаваемое на диод Зенера, превышает номинальное напряжение устройства, в слое обеднения полупроводника происходит процесс, называемый лавинным пробоем, и через диод начинает протекать ток, чтобы ограничить это увеличение напряжения.

Ток, протекающий теперь через стабилитрон, резко возрастает до максимального значения цепи (которое обычно ограничивается последовательным резистором), и после достижения этого обратного тока насыщения он остается практически постоянным в широком диапазоне обратных напряжений. Точка напряжения, при которой напряжение на стабилитроне становится стабильным, называется «напряжением Зенера» ( Vz ), и для стабилитронов это напряжение может варьироваться от менее одного вольта до нескольких сотен вольт.

Точка, в которой напряжение Зенера запускает ток, протекающий через диод, может очень точно контролироваться (с допуском менее 1%) на стадии легирования полупроводниковой конструкции диода, придающей диоду определенное напряжение пробоя Зенера, ( Vz ), например, 4,3В или 7,5В. Это напряжение пробоя Зенера на ВАХ представляет собой почти вертикальную прямую линию.

Недостатки стабилитрона-регулятора напряжения:

• Он имеет низкую эффективность при больших нагрузках, поскольку значительное количество энергии тратится впустую на сопротивление Зенера ( R2 ) и последовательный резистор ( RS ) по сравнению с мощностью нагрузки.
• Выход постоянного тока напряжение слегка изменяется из-за сопротивления Зенера.

Линейные регуляторы напряжения, также называемые LDO или линейными регуляторами с малым колебания тока нагрузки и входного напряжения.

Базовый линейный регулятор с фиксированным выходным напряжением представляет собой трехконтактное устройство. Некоторые линейные регуляторы позволяют регулировать выходное напряжение с помощью внешнего резистора.

Недостатки линейных регуляторов напряжения

Серьезным недостатком линейных регуляторов является их низкая эффективность во многих приложениях. Транзистор внутри регулятора, подключенный между входной и выходной клеммами, работает как переменное последовательное сопротивление; таким образом, высокая разница входного и выходного напряжения в сочетании с высоким током нагрузки приводит к большому количеству рассеиваемой мощности. Ток, необходимый для функционирования внутренней схемы регулятора, обозначенный на схеме IGND, также влияет на общую рассеиваемую мощность.

Возможно, наиболее вероятный вид отказа в цепи линейного регулятора возникает из-за тепловых, а не чисто электрических факторов.

Понижающий преобразователь (понижающий преобразователь) — это преобразователь мощности постоянного тока в постоянный, который понижает напряжение (при повышении тока) со своего входа (питание) на выход (нагрузку). Это класс импульсных источников питания (SMPS), обычно содержащий как минимум два полупроводника (диод и транзистор, хотя современные понижающие преобразователи часто заменяют диод вторым транзистором, используемым для синхронного выпрямления) и как минимум один источник энергии.

Подробнее »

Посмотреть все детали

• 1 × LM2576T-ADJ
• 2 × Винтовая клеммная колодка
• 1 × 1N5822 Диод
• 1 × Конденсатор 100 мкФ
• 1 × Электролитический конденсатор, 2200 мкФ

Посмотреть все 8 компонентов

Нравится этот проект?

Как сделать переменный понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный с помощью TPS54331 — Технология

Авторы Хесам Мошири и Энсон Бао.

Практически в любой схемотехнике необходимо построить хотя бы одну ступень регулирования. Доступны два варианта конструкции блока питания: линейный и импульсный. Линейные стабилизаторы просты в изготовлении, но неэффективны, особенно при большой разнице между входным напряжением и требуемым выходным напряжением. Кроме того, при увеличении выходного тока регулятора КПД также снижается. Обе эти проблемы легко просматриваются с точки зрения рассеивания тепла.

Импульсные регуляторы очень эффективны, но неправильная конструкция и неправильная фильтрация могут внести некоторый шум на выход регулятора.

Вариантов конструкции коммутатора много, но компания TI представила хороший чип, о котором я расскажу в этой статье. Согласно техническому описанию: «Устройство TPS54331 представляет собой асинхронный понижающий преобразователь на 28 В, 3 А, в который встроен полевой МОП-транзистор с низким RDS(on). Для повышения эффективности при небольших нагрузках автоматически активируется функция экономичного режима с пропуском импульсов. Кроме того, ток отключения 1 мкА позволяет использовать устройство в приложениях с батарейным питанием. Управление режимом тока с внутренней компенсацией наклона упрощает расчеты внешней компенсации и уменьшает количество компонентов, позволяя использовать керамические выходные конденсаторы».

Выходное напряжение регулятора может быть даже ниже 0,8 В. Кроме того, он обеспечивает высокую частоту переключения (570 кГц), что хорошо. На рисунке 1 показана диаграмма эффективности по отношению к выходному току и входному напряжению.

Рисунок-1

Диаграмма эффективности, выходное напряжение установлено при 3,3 В

. Диаграмма ясно показывает, что самая высокая эффективность (около 95%) удовлетворяет, когда входное напряжение составляет около 5 В (выход фиксирован при 3,3 В) и выходной ток где-то между 100 мА и 1 А. в большинстве цифровых схем входное напряжение составляет 12 В, поэтому параметр эффективности будет около 88% (ток 1 А).

В техническом описании TPS54331 представлена ​​таблица, которая определяет выходное напряжение путем изменения значений двух резисторов, но в этой статье я сделал выходное напряжение переменным.