Повышающий понижающий преобразователь напряжения dc dc. Повышающие и понижающие DC-DC преобразователи напряжения: принцип работы, виды, применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое повышающие и понижающие DC-DC преобразователи напряжения. Как работают эти устройства. Какие бывают виды DC-DC конвертеров. Где применяются преобразователи постоянного тока. Как выбрать подходящий DC-DC преобразователь.

Содержание

Что такое DC-DC преобразователи напряжения

DC-DC преобразователи (конвертеры) — это электронные устройства, которые преобразуют один уровень постоянного напряжения в другой. Они позволяют получить требуемое выходное напряжение при различных входных напряжениях.

Основные типы DC-DC преобразователей:

Повышающие (step-up, boost) — повышают выходное напряжение относительно входного
Понижающие (step-down, buck) — понижают выходное напряжение
Повышающе-понижающие (buck-boost) — могут как повышать, так и понижать напряжение

DC-DC преобразователи широко применяются в портативной электронике, автомобильных системах, промышленном оборудовании и других областях, где требуется эффективное преобразование напряжения.

Принцип работы повышающего DC-DC преобразователя

Повышающий преобразователь позволяет получить на выходе более высокое напряжение, чем на входе. Его работа основана на накоплении энергии в катушке индуктивности и последующей передаче ее в нагрузку.

Основные этапы работы повышающего преобразователя:

Ключ (транзистор) замыкается, ток через катушку нарастает, в ней накапливается энергия
Ключ размыкается, ЭДС самоиндукции катушки складывается с входным напряжением
Энергия из катушки через диод передается в нагрузку и конденсатор
Цикл повторяется с высокой частотой (десятки-сотни кГц)

За счет периодического накопления и отдачи энергии катушкой выходное напряжение оказывается выше входного. Коэффициент повышения напряжения зависит от скважности управляющих импульсов.

Как работает понижающий DC-DC преобразователь

Понижающий преобразователь позволяет получить на выходе более низкое напряжение по сравнению с входным. Его принцип работы основан на импульсном подключении нагрузки к источнику питания через катушку индуктивности.

Основные этапы работы понижающего преобразователя:

Ключ замкнут, входное напряжение прикладывается к катушке и нагрузке
Ключ размыкается, ток нагрузки поддерживается за счет ЭДС самоиндукции катушки
Энергия из катушки передается в нагрузку через диод
Цикл повторяется с высокой частотой

Выходное напряжение оказывается ниже входного и зависит от скважности управляющих импульсов. Сглаживание пульсаций обеспечивается выходным конденсатором.

Повышающе-понижающие DC-DC преобразователи

Повышающе-понижающие преобразователи (buck-boost) способны как повышать, так и понижать напряжение. Они позволяют получить стабильное выходное напряжение при широком диапазоне входных напряжений.

Основные схемы повышающе-понижающих преобразователей:

Инвертирующий преобразователь — выходное напряжение имеет обратную полярность
Преобразователь SEPIC — неинвертирующий, имеет дополнительную катушку
Преобразователь Zeta — разновидность SEPIC с другим включением диода
Каскадное соединение повышающего и понижающего преобразователей

Повышающе-понижающие преобразователи удобны для работы с аккумуляторами, когда входное напряжение может быть как выше, так и ниже требуемого выходного.

Виды DC-DC преобразователей по принципу работы

По принципу работы DC-DC преобразователи делятся на несколько основных типов:

Линейные стабилизаторы

Линейные стабилизаторы работают по принципу управляемого резистора, рассеивая избыточную мощность в тепло. Они просты, но имеют низкий КПД при большой разнице входного и выходного напряжений.

Импульсные преобразователи

Импульсные преобразователи используют ключевой режим работы и накопители энергии (катушки, конденсаторы). Они более эффективны, но сложнее по схемотехнике.

Преобразователи с переключаемыми конденсаторами

Преобразователи с переключаемыми конденсаторами (charge pump) используют конденсаторы для накопления и передачи энергии. Они компактны, но ограничены по мощности.

Резонансные преобразователи

Резонансные преобразователи используют LC-контуры для снижения коммутационных потерь. Они эффективны на высоких частотах, но имеют сложное управление.

Применение DC-DC преобразователей

DC-DC преобразователи находят широкое применение в различных областях:

Портативная электроника (смартфоны, ноутбуки, носимые устройства)
Автомобильная электроника (питание систем от бортовой сети)

Промышленная автоматика (питание датчиков и контроллеров)
Светодиодное освещение (драйверы светодиодов)
Телекоммуникационное оборудование
Источники бесперебойного питания
Возобновляемые источники энергии (солнечные панели, ветрогенераторы)

DC-DC преобразователи позволяют эффективно согласовать напряжения различных узлов электронных устройств и систем.

Как выбрать DC-DC преобразователь

При выборе DC-DC преобразователя следует учитывать следующие основные параметры:

Диапазон входных напряжений
Выходное напряжение и ток
КПД преобразования
Уровень пульсаций выходного напряжения
Рабочая частота преобразования
Габаритные размеры и способ монтажа
Наличие защит (от КЗ, перегрева и т.д.)
Диапазон рабочих температур
Стоимость

Важно правильно рассчитать мощность преобразователя с запасом. Также следует обратить внимание на электромагнитную совместимость устройства.

Преимущества и недостатки DC-DC преобразователей

Основные преимущества DC-DC преобразователей:

Высокий КПД (до 95% и выше)
Возможность как повышения, так и понижения напряжения
Стабильное выходное напряжение при изменении входного
Компактные размеры и малый вес
Низкий уровень пульсаций на выходе

Недостатки DC-DC преобразователей:

Относительно сложная схемотехника
Наличие электромагнитных помех
Необходимость в цепях управления и защиты
Более высокая стоимость по сравнению с линейными стабилизаторами

Несмотря на недостатки, преимущества DC-DC преобразователей обуславливают их широкое применение в современной электронике.

Современные тенденции в развитии DC-DC преобразователей

Основные направления развития DC-DC преобразователей:

Повышение рабочих частот для уменьшения габаритов

Применение новых полупроводниковых материалов (GaN, SiC)
Интеграция преобразователей в микросхемы
Улучшение КПД во всем диапазоне нагрузок
Снижение уровня электромагнитных помех
Развитие цифрового управления преобразователями

Совершенствование технологий позволяет создавать все более эффективные и компактные DC-DC преобразователи для различных применений.

Заключение

DC-DC преобразователи играют важную роль в современной электронике, обеспечивая эффективное согласование напряжений различных узлов. Они позволяют получить требуемое стабильное напряжение при широком диапазоне входных напряжений. Правильный выбор типа и параметров DC-DC преобразователя позволяет оптимизировать характеристики электронных устройств и систем.

Принцип работы повышающего DC-DC преобразователя Об электровелосипедах

DC-DC преобразователи находят применение в разнообразных мобильных аппаратах, электронике, вычислительной технике, АСУ, телекоммуникационных приборах. Они применяются для повышения или понижения напряжения на выходе (Uвых) относительно его исходного значения, а также для смены полярности.

Виды DC-DC преобразователей

Есть разные типы преобразователей DC-DC:

Без катушки индуктивности, собранные с использованием конденсаторов. Есть варианты с неменяющимся и настраиваемым напряжением. Такие инверторы подходят для питания нагрузок низкой мощности. Для сборки схемы регулируемого преобразователя DC-DC не нужно иметь моточные компоненты. Это позволяет собирать модули компактных размеров с минимальными расходами.

С катушкой индуктивности, без гальванической развязки. Содержат 1 источник питания в изоляции. Способ преобразования (повышение, понижение, смена полярности) зависит от позиции ключа. В качестве ключевых составляющих обычно используются полевые транзисторы (FET) и биполярные транзисторы с затвором в изоляции (IGBT).

Устройства с индуктивностью бывают:

Повышающего типа. Принцип работы и микросхемы DC-DC повышающих преобразователей будут рассмотрены далее.
Понижающие – с транзистором-ключом. Для его управления применяется широтно-импульсный модулятор.
С возможностью регулирования величины Uвых – подходят для получения повышенного или пониженного значения выходного напряжения. Находят применение в приборах, в которых напряжение задает Li-ion элемент питания, и его напряжение постепенно снижается. Такой инвертор с легкостью поддерживает заданное выходное значение.

С произвольной величиной Uвых, т.е. с возможностью его повышения и понижения. Используются такие преобразователи напряжения DC-DC в схемах, в которых напряжение задает накопитель энергии Li-ion типа. Их номинальное напряжение в процессе эксплуатации элементов питания снижается, и возникает необходимость его изменения до выходного значения 3,3 В.

С гальванической развязкой. Содержат импульсные трансформаторы с рядом обмоток. Между цепями входа и выхода связи нет. Между значениями напряжения на концах наблюдается значительная разница потенциалов. В частности, такие конвертеры применяются в блоках питания импульсных фотовспышек с Uвых около 400 В.

Принцип работы DC-DC преобразователя

Рассмотрим принцип работы и схему подключения DC-DC преобразователя повышающего типа. Допустим, нам нужно повысить напряжение 5 В до нужной величины. Есть несколько путей для реализации этой задачи. Можно параллельно заряжать, а затем последовательно переключать конденсаторы.

Но выполнять эти действия нужно со скоростью нескольких переключений в секунду. Для этих целей и используются описываемые устройства. Они содержат минимум 2 полупроводника (диод и транзистор), минимум 1 накопитель энергии (конденсатор, катушку индуктивности или оба элемента). Для снижения пульсаций напряжения на концах конвертера устанавливаются выполненные из конденсаторов фильтры.

Принцип работы повышающего конвертера таков:

Во включенном состоянии ключ S замкнут, и индуктивный ток возрастает. Происходит накапливание энергии индуктивностью.

В выключенном состоянии ключ разомкнут. Катушка держит запас энергии в магнитном поле. Избыточная энергия из катушки повышает напряжение. Индуктивный ток следует через обратный диод D, конденсатор С и нагрузку R. Накопленная энергия частично идет к потребляющему устройству, остальная – запасается в конденсаторе.
Ключ повторно замыкается. Энергия собирается в катушке индуктивности. Потребитель получает энергию из запасов конденсатора.

Фактически работа инвертора подобна действию турбины. В таком случае индуктивным дросселем выступает турбина, заслонкой, управляющей водным потоком – транзистор, диодом – клапан, а конденсатором – накопительный резервуар. Вначале выполняется разгон турбины при помощи открытия заслонки. Вода в процессе слива отчасти отдает энергию маховику и раскручивает его.

Затем заслонка закрывается. Вращающаяся турбина толкает воду, в результате чего клапан приоткрывается, и вода частично поступает в накопитель. Остальная часть водного потока идет к потребителю, но уже имеет возросшее давление от накопителя. Ход воды в обратном направлении блокируется клапаном. На последнем этапе турбина замедляется. Повторно открывается заслонка, и вода вращает маховик. Потребитель на этом этапе получает воду из накопительного резервуара. Далее цикл повторяется.

Читайте в нашей предыдущей статье о переделке велосипеда в e-bike для езды со скоростью 50–60 км/ч.

Перейти в раздел инверторы DC-DC

Повышающий драйвер светодиода с плавной регулировкой яркости / Хабр

Привет, Хабр! Вы до сих пор не знаете, как работает DC-DC-конвертер, как его собрать или переделать имеющийся под свои нужды? Тогда вас заинтересует эта статья.

Рассматривать принцип работы повышающего (step-up, boost) преобразователя, а самое главное, обратную связь по току и напряжению, будем на примере самодельного светодиодного фонарика.

Импульсные преобразователи мощности (или напряжения, как исторически сложилось их название), давно стали неотъемлемой частью электронной техники. Дело в том, что химические источники тока (аккумуляторы, батарейки) дают низкое напряжение, а многим приборам, прежде всего, на вакуумных и газоразрядных лампах, требовалось высокое.

За основу для сегодняшней самоделки возьму китайский набор для сборки повышающего преобразователя c 5 до 12 вольт. Модуль носит название ICSK034A и разработан компанией icstation.com. Покупала на площадке Алиэкспресс по этой ссылке.

Это не просто «вор джоулей» (joule thief), а стабилизированный преобразователь, поддерживающий на выходе заданное напряжение. Но сегодня я хочу сделать не источник питания 12 В, а светодиодный фонарик с плавной регулировкой яркости. То есть управляемый повышающий стабилизатор тока для светодиода.

Итак, сегодня мы будем изучать обратную связь импульсных преобразователей мощности. Благодаря чему сможем построить конвертер с теми свойствами, которые нам нужны. Или переделать имеющийся преобразователь в такой, как нам нужно. То есть добавить или изменить обратную связь по току или напряжению. Или сделать существующую обратную связь управляемой, т. е. добавить возможность перенастройки.

Главная часть повышающего преобразователя — это катушка. По-английски катушки и конденсаторы называют реакторами, потому что в них происходит реакция, то есть противодействие.

Конденсатор противодействует изменению напряжения. Чтобы изменить напряжение между обкладками конденсатора, следует сообщить ему электрический заряд. Заряд, помноженный на напряжение, является энергией. То есть конденсатор накапливает и отдаёт электрическую энергию.

Катушка индуктивности также противодействует изменению, но не напряжения, а тока.

▍ Принцип работы преобразователя

Повышающий преобразователь напряжения работает таким образом. Потребитель подключён к источнику питания через катушку и диод. Если ничего не происходит, то напряжение на потребителе равняется входному минус падение на диоде и активном сопротивлении катушки.

Но после катушки имеется выключатель, замыкающий цепь, состоящую из источника питания и катушки. В настоящем преобразователе это транзистор, который может быть полевым или биполярным. Также он бывает отдельным или встроенным в микросхему.

Когда этот выключатель замыкает цепь, ток в катушке растёт. Активное сопротивление катушки обычно невелико, поэтому включать следует ненадолго, чтобы ничего не сжечь.

Когда выключатель разрывает цепь, катушка пытается удерживать ток неизменным. Теперь для тока нет пути через выключатель, поэтому он пойдёт через диод к потребителю.

В результате размыкания выключателя ток снизился. В момент уменьшения тока в катушке возникает электродвижущая сила (ЭДС), то есть напряжение. Она имеет такую полярность, чтобы вызвать ток в том же направлении, куда он шёл, когда выключатель был включён.

То есть это дополнительное напряжение прибавляется к ЭДС источника. Поэтому потребитель получает большее напряжение, чем даёт первоначальный источник. Что и даёт основания называть преобразователь повышающим.

Параллельный потребителю конденсатор сглаживает скачки напряжения. Когда катушка вырабатывает электродвижущую силу, он заряжается до повышенного напряжения. Когда катушка заряжается током через выключатель, конденсатор отдаёт накопленный заряд потребителю.

Эти два реактора или интегратора, катушка и конденсатор, являются неотъемлемыми участниками процесса повышающего преобразования и обязательными составляющими преобразователя.

Также обязательным является диод, мешающий конденсатору разряжаться через выключатель. Диод пропускает ток только в одну сторону. Если потребителем является аккумулятор, диод предотвращает его разрядку через выключатель.

▍ Свойства катушки индуктивности

Напряжение на выходе преобразователя зависит от разряжающего конденсатор потребляемого тока и заряжающей его энергии, отдаваемой катушкой в каждом рабочем цикле. Энергия магнитного поля катушки с током равна индуктивности катушки, помноженной на квадрат силы тока в ней.

Со своей стороны, сила тока через катушку зависит от напряжения первоначального источника и времени, в течение которого она заряжалась. Потому что при накоплении магнитной энергии ток в катушке растёт постепенно.

Мы можем наблюдать, как медленно растёт ток (в динамике — на видео ниже). Осциллограф показывает напряжение на последовательном резисторе, которое по закону Ома зависит от тока.

Резистор, преобразующий ток в напряжение с целью измерения тока или обратной связи по току, называется шунтом.

Видим красивый экспоненциальный фрагмент кривой намагничивания, потому что катушка заряжается током как конденсатор напряжением. Когда разрываем цепь, наблюдаем вспышку неоновой лампочки.

Для пробоя межэлектродного промежутка и установления тлеющего разряда ей нужно по крайней мере 50 вольт. Скорее даже 80. Напряжение батареи 3 вольта. Видим, как катушка повышает напряжение в десятки раз.

▍ Изучаем схему

Теперь рассмотрим схему преобразователя. Он построен на микросхеме MC34063. Конденсатор С3 определяет частоту колебаний. Ёмкость 100 пикофарад соответствует самой высокой частоте этой микросхемы, 100 килогерц. То есть сто тысяч включений и отключений в секунду. Наши электронные друзья умеют работать так быстро.

Резистор R2 определяет пиковый ток выходного транзистора, то есть нашего выключателя. Это шунт. Когда напряжение на нём достигает 300 милливольт, микросхема закрывает транзистор, чем прекращает дальнейший рост тока. 300 милливольт на сопротивлении 1 Ом будет при токе 300 миллиампер.

Сопротивление R1 ограничивает ток базы выходного транзистора. Это не шунт, потому что этот резистор не превращает ток в напряжение, которое чем-либо управляет, а просто ограничивает ток по закону Ома.

Маленький светодиод D2 выполняет две обязанности. Это индикатор работы прибора, а самое главное, нагрузка холостого хода.

Нагрузка холостого хода обязательна для любого преобразователя или стабилизатора, потому что они не могут работать, когда энергия не потребляется. Нечего преобразовывать, нечего стабилизировать.

Теперь самое интересное. Любой стабилизатор имеет вход обратной связи. Стабилизатор управляет движением чего-либо, например, электрического тока, так, чтобы напряжение обратной связи всегда равнялось определённой величине.

Линейный стабилизатор напряжения открывает выходной транзистор настолько, чтобы напряжение между выходом и ножкой обратной связи равнялось 5 вольтам, если это 7805, или 1.25 В в случае LM317.

Всё лишнее напряжение падает на транзисторе линейного стабилизатора. Этот транзистор подключён последовательно с потребителем. Поэтому ток через них один и тот же.

Пусть он равен, например, одному амперу. Напряжение питания 9 В, напряжение потребителя 5 В. То есть на транзисторе падает четыре вольта.

Мощность равна току, помноженному на напряжение. Поэтому общее потребление от источника питания составит 9 Вт. Но потребитель получит всего 5 Вт. Четыре ватта теряются на транзисторе стабилизатора. Они его нагревают.

Это пустая трата энергии, что особенно плохо в условиях автономного питания от аккумуляторов, генераторов или батарей. Ещё линейный стабилизатор нуждается в радиаторе для охлаждения. Он имеет объём, вес и цену. Потому нищие сталкеры и туристы не любят линейных стабилизаторов, и среди энтузиастов они одними из первых в стали глубоко исследовать DC-DC-конвертеры. А некоторые перешли на тёмную сторону бестопливных генераторов, сверхъединичного КПД, красной ртути и рептилоидов.

В отличие от линейного, импульсный преобразователь полностью открывает и закрывает выходной транзистор. Когда транзистор полностью открыт, на нём падает небольшое напряжение, поэтому и тепла выделяется гораздо меньше. Ещё импульсный преобразователь умеет повышать напряжение, тогда как линейный только снижает.

Итак, вход обратной связи этой импульсной микросхемы – её пятая ножка. MC34063 управляет коэффициентом заполнения так, чтобы удерживать на ножке ОС напряжение 1.25 вольта.

Коэффициент заполнения — это соотношение промежутка времени, когда транзистор открыт, к общему периоду колебания.

На схеме к ножке обратной связи подключён делитель напряжения R3R4. Резистор R4 имеет сопротивление 1.2 килоома. Напряжение на нём почти равно 1.2 вольтам, поэтому ток будет равен одному миллиамперу.

Поэтому на резисторе R3 сопротивлением 10 кОм будет напряжение 10 В. 10 + 1.2 = 11.2, то есть почти 12 В на выходе преобразователя. Это обратная связь по напряжению.

Чтобы получить обратную связь по току, следует предусмотреть шунт, напряжение на котором при желаемом токе будет равно 1.25 В. Страница набора на сайте разработчика говорит, что преобразователь при пяти вольтах на входе и 12 на выходе выдержит 60 миллиампер.

Я планирую использовать светодиодную матрицу с рабочим напряжением около 10 вольт. То есть в ней последовательно соединены три белых светодиода. Выходит, что выходное напряжение преобразователя будет то же самое, 10 В на светодиоде плюс 1.25 В на шунте.

Но питать преобразователь буду не от пятивольтового USB-пауэрбанка, а от литиевого аккумулятора. Его минимальное напряжение 3.7 В.

Нагрузка на катушку и транзистор повышающего преобразователя тем выше, чем ниже входное напряжение.

Микросхема в этом наборе достаточно мощная, но катушка слабая. Поэтому с выхода преобразователя можно потреблять ток (60/5)*3.7 = 44 миллиампера. Следовательно, сопротивление шунта должно быть 30 Ом.

Этот огромный светодиод может потреблять ток до 900 мА. Но в таком случае ему нужен радиатор. Если использовать более мощную катушку, можно сделать повышающий преобразователь с более высоким выходным током.

Соответственно можно установить с помощью резистора R2 больший пиковый ток, но не более полутора ампер, потому что для нашей микросхемы это предел.

Ещё я хочу добавить плавное управление яркостью. Для этого подсоединю шунт ко входу обратной связи не напрямую, а через резистор на 1.2 кОм. Вход ОС микросхемы имеет высокое сопротивление, поэтому этот резистор сам по себе ничего не изменит.

Добавим переменный резистор 50 кОм и последовательно с ним постоянный 5 кОм, чтобы предотвратить непосредственное соединение ножки обратной связи с выходом преобразователя.

Теперь напряжение обратной связи будет равно сумме напряжений на шунте и на дополнительном резисторе 1.2 кОм. Микросхема поддерживает напряжение ОС постоянным. Оно всегда равняется 1.25 вольта.

Поэтому напряжение на шунте, а соответственно и ток светодиода, будет меньше на величину напряжения на дополнительном резисторе. Это напряжение зависит от тока через переменный резистор.

Если этот ток равен одному миллиамперу, то шунту остаётся вообще ноль вольт. Иными словами, светодиод выключен.

Все или почти все знают, что светодиод питается током. Чем выше ток, тем ярче свет. При этом напряжение на светодиоде при разных токах остаётся почти постоянным.

Иногда светодиоды даже используют как стабисторы, то есть стабилизаторы напряжения. Поэтому считаем, что напряжение на этих трёх резисторах 50к, 5к и 1.2к равно десяти вольтам.

Если ручка переменного резистора в положении 0 Ом, сопротивление этой цепи равно 6. 2 килоома. Ток выше 1 миллиампера, то есть светодиод выключен.

Если ручка в положении 50 кОм, то общее сопротивление равняется 56 кОм. Ток равен 180 микроамперам.

Это 18% от одного миллиампера. Поэтому можно уменьшить сопротивление шунта на восемнадцать процентов. Выходит 26 Ом.

Получается регулятор яркости. Если светодиод всегда присоединён к выходу преобразователя, то больше ничего не нужно. Светодиод будет ограничивать выходное напряжение преобразователя.

Если светодиода нет, или выходное напряжение ниже рабочего напряжения светодиода, то есть он закрыт и не принимает участие в работе схемы, цепь управления яркостью работает как ОС по напряжению.

Ток делителя равен одному миллиамперу. То есть число вольт на выходе равно числу килоом общего сопротивления делителя. Наименьшее напряжение выходит 6.2 вольта. Это приемлемо.

Но наивысшее напряжение получается 56 вольт, что слишком высоко. Это может повредить электролитический конденсатор и диод.

Как сделать обратную связь по напряжению так, чтобы она не мешала регулятору яркости? Нам может помочь стабилитрон. Это особый диод, подключаемый в обратном направлении.

Если напряжение на нём ниже его рабочего, он остаётся закрытым и ничего не делает. Если напряжение достигает рабочего, то стабилитрон открывается и стабилизирует напряжение.

То есть когда светодиод подключён, стабилитрон не мешает работе фонарика. Когда светодиода нет, выходное напряжение будет равно 12 + 1.25 = 13.25 В. Или меньше, в зависимости от положения регулятора яркости.

▍ Сборка и испытания

Теперь можно собрать преобразователь с теми изменениями схемы, которые мы сейчас разработали.

Фонарик неплохо светит и освещает. Если напечатать на 3D-принтере или изготовить иным способом хороший корпус, то получится полезный экономный фонарик. Ещё не помешает добавить контроллер зарядки, желательно современный, чтобы быстро заряжать аккумулятор.

Потребление тока на холостом ходу меньше десяти миллиампер. Это много, но энергия тратится не на пустой нагрев, а на работу красного светодиода, благодаря которому фонарик легко отыскать в темноте. Конечно же, можно и нужно добавить выключатель питания.

При максимальной яркости цепь потребляет 130 мА. То есть аккумулятора типоразмера 18650 хватит на сутки или несколько суток, в зависимости от яркости и времени использования. Следует учитывать, что ЭДС аккумулятора при разрядке снижается. При неизменной мощности преобразования растёт потребляемый ток.

900-миллиамперная матрица работать от преобразователя отказалась. Ей нужно по крайней мере 200-300 мА. Маленький ток матрица просто съедает и даже не светится.

Поэтому я сделала матрицу 2p3s (два параллельно, три последовательно) из обычных 5-миллиметровых белых светодиодов. Выходит допустимый ток 2*20 = 40 мА, рабочее напряжение 3*3.3 = 10 В. Снижать сопротивление шунта до 26 Ом не стала, оставила 30. Тем более, что как раз такой резистор у меня был в наличии.

Подобным образом можно переделать в драйверы светодиодов или блоки питания для мастерской и другие DC-DC преобразователи. Обратная связь по току — это ещё и защита от перегрузки или короткого замыкания.

Например, так выглядел драйвер фары электромопеда на базе понижающего преобразователя. В правой части фото несимметричный мультивибратор — электронный прерыватель для зуммера, который пришлось сделать потому, что штатный прерыватель в зуммере не работал.

Опишите в комментариях свой опыт работы со светодиодами и преобразователями напряжения.

Pololu — Повышающие/понижающие регуляторы напряжения

Понижающе-повышающие преобразователи и преобразователи SEPIC работают с входными напряжениями, которые выше, равны или ниже регулируемого выходного напряжения, что делает их особенно подходящими для аккумуляторных батарей. приложения, в которых напряжение батареи начинается выше желаемого выходного напряжения и падает ниже целевого значения по мере разрядки батареи. Для приложений, где входное напряжение всегда будет значительно выше или ниже выходного, рассмотрите возможность использования понижающих или повышающих регуляторов. В следующей таблице показаны некоторые ключевые статистические данные регуляторов в этой категории:

Регулятор	Выходное напряжение (В)	Типовой максимальный выходной ток	Диапазон входного напряжения	Типовая эффективность	Размер	Цена
Новинка! #4082: S13V30F5	5 В	3 А	2,8 В – 22 В	85% – 95%	0,9″ × 0,9″	12,95 $
Новинка! #4085: S13V20F5	5 В	2 А	2,8 В – 22 В	85% – 95%	0,35″ × 0,475″	12,95 $
Новинка! #4084: S13V15F5	5 В	1,5 А	2,8 В – 22 В	85% – 95%	0,35″ × 0,475″	8,95 $
Новинка! #4083: S13V10F5	5 В	1 А	2,8 В – 22 В	85% – 95%	0,35″ × 0,475″	6,95 $
Семейство S18V20Fx	5, 6, 9, 12, 24 4 – 12 9 – 30	2 А	2,9 В – 30 В	80% – 90%	0,825″ × 1,7″	от 39,95 до 44,95 долл. США
Семейство S9V11x	2,5 В – 9 В	1,5 А	2 В – 16 В ⁽¹⁾	85% – 95%	разнообразный	от 14,95 до 16,95 долл. США
#2118: S7V8A	2,5 В – 8 В	1 А	2,7 В – 11,8 В	80% – 95%	0,45″ × 0,65″	11,95 $
#2122: S7V8F3	3,3 В	1 А	2,7 В – 11,8 В	80% – 95%	0,45″ × 0,65″	11,95 $
#2123: S7V8F5	5 В	1 А	2,7 В – 11,8 В	80% – 95%	0,45″ × 0,65″	11,95 $
#2119: S7V7F5	5 В	1 А	2,7 В – 11,8 В	80% – 95%	0,35″ × 0,475″	19,95 $

1 Семейство S9V11x имеет минимальное начальное напряжение 3 В, но после запуска оно может работать при понижении напряжения до 2 В.

Сравните все товары в этой категории

Подкатегории

Товары в категории «Повышающие/понижающие регуляторы напряжения»

Импульсный повышающий/понижающий стабилизатор S7V8A эффективно обеспечивает регулируемое выходное напряжение от 2,5 В до 8 В при входном напряжении от 2,7 В. и 11,8 В. Его способность преобразовывать как более высокие, так и более низкие входные напряжения делает его полезным для приложений, где напряжение питания может сильно варьироваться, например, с батареями, которые запускаются выше, но разряжаются ниже регулируемого напряжения. Компактный (0,45″ × 0,65″) модуль имеет типичный КПД более 90 % и может выдавать от 500 мА до 1 А при большинстве комбинаций входного и выходного напряжения.

Импульсный повышающий/понижающий стабилизатор S7V8F3 эффективно обеспечивает фиксированное выходное напряжение 3,3 В при входном напряжении от 2,7 В до 11,8 В. Его способность преобразовывать как более высокие, так и более низкие входные напряжения делает его полезным для приложений, где напряжение питания может сильно варьироваться, как в случае с батареями, которые запускаются выше, но разряжаются ниже регулируемого напряжения. Компактный (0,45″ × 0,65″) модуль имеет типичный КПД более 90 % и может выдавать от 500 мА до 1 А в большинстве диапазонов входного напряжения.

Импульсный повышающий/понижающий стабилизатор S7V8F5 эффективно обеспечивает фиксированное выходное напряжение 5 В при входном напряжении от 2,7 В до 11,8 В. Его способность преобразовывать как более высокие, так и более низкие входные напряжения делает его полезным для приложений, где напряжение питания может сильно варьироваться, как в случае с батареями, которые запускаются выше, но разряжаются ниже регулируемого напряжения. Компактный (0,45″ × 0,65″) модуль имеет типичный КПД более 90 % и может выдавать от 500 мА до 1 А в большинстве диапазонов входного напряжения.

Импульсный повышающий/понижающий стабилизатор S7V7F5 эффективно вырабатывает 5 В при входном напряжении в диапазоне от 2,7 В до 11,8 В. Его способность преобразовывать как более высокие, так и более низкие входные напряжения делает его полезным для приложений, где напряжение питания может сильно варьироваться. , как с батареями, которые запускаются выше, но разряжаются ниже 5 В. Очень компактный (0,35″ × 0,475″) модуль имеет типичный КПД более 90% и может подавать до 1 А при понижении и около 500 мА при повышении.

Категория продуктов Power, Converters, Step-Down / Buck на Adafruit Industries

Код продукта: 4739

Этот небольшой понижающий преобразователь на основе MPM3610 просто чудо, он принимает до 21 В на входе и обеспечивает на выходе 5 В с током до 1,2 А. Он отлично подходит для питания популярных цепей с напряжением 5 В от различных аккумуляторов или вариантов питания. Этот чип обеспечивает ток нагрузки до 1,2 А во всем диапазоне входного напряжения от 6 В до 21 В. Диапазон высокого напряжения — это то, что…

Код продукта: 4683

Этот небольшой понижающий преобразователь на основе MPM3610 просто чудо, он принимает до 21 В на входе и обеспечивает выходное напряжение 3,3 В с током до 1,2 А. Он отлично подходит для питания популярных цепей с напряжением 3,3 В от различных аккумуляторов или вариантов питания. Этот чип обеспечивает ток нагрузки до 1,2 А во всем диапазоне входного напряжения от 4,5 до 21 В. Диапазон высокого напряжения…

Код продукта: 1385

Ваши проблемы с электропитанием только что РЕШЕНЫ! Эта небольшая печатная плата может выглядеть крошечной, но внутри находится высокоэффективный понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный, который может выдавать до 3 А при напряжении 5 В без необходимости использования какого-либо радиатора или принудительного охлаждения. (Хотя при 3 А он становится немного жареным) UBEC означает «универсальная схема выпрямителя батареи», и этот UBEC предназначен для замены 5V …

Код продукта: 4711

Этот небольшой понижающий преобразователь на основе TLV62569 3,3 В очень удобен, принимает на вход до 5,5 В и обеспечивает выходное напряжение 3,3 В с непрерывным током до 1,2 А. Он отлично подходит для питания популярных цепей с напряжением 3,3 В от различных аккумуляторов или вариантов питания. Эта микросхема непрерывно обеспечивает ток нагрузки до 1,2 А во всем диапазоне входного напряжения 3,4. ..

Код продукта: 2745

Ваши проблемы с питанием СУПЕР РЕШЕНЫ! Эта плата с понижающим преобразователем на 3,3 В отлично подходит для питания низковольтных цепей от одной литий-ионной батареи или питания от USB. Этот чип обеспечивает ток нагрузки до 600 мА во всем диапазоне входных напряжений от 3,5 до 5,5 В. Отлично подходит для вашего портативного проекта, мы сделали его «контактно-совместимым» с…

Код продукта: 4920

Этот небольшой понижающий преобразователь, основанный на TPS62827, очень удобен, принимает на вход до 5,5 В и обеспечивает выходное напряжение 3,3 В с током до 2 А. Он отлично подходит для подачи питания на прожорливые цепи с напряжением 3,3 В от различных аккумуляторов или вариантов питания. Этот чип обеспечивает ток нагрузки до 2 А во всем диапазоне входного напряжения от 3,4 до 5,5 В. Ассортимент невелик, но…

Код продукта: 1065

Ваши проблемы с электропитанием только что РЕШЕНЫ! Эти понижающие импульсные стабилизаторы с преобразователем постоянного тока в постоянный являются заменой неэффективных линейных стабилизаторов 78xx.