Сегодня стали доступны готовые модули импульсных стабилизаторов напряжения на микросхеме LM2596.
Заявлены довольно высокие параметры, а стоимость готового модуля меньше стоимости входящих в него деталей. Прельщают малые размеры платы.
Я решил приобрести несколько штук и испытать их. Надеюсь, мой опыт будет полезен не слишком опытным радиолюбителям.
Я купил на ebay модули , как на фото выше. Хотя на сайте были показаны твердотельные конденсаторы на напряжение 50 В, аукцион оправдал своё имя. Конденсаторы обычные, а половина модулей с конденсаторами на напряжение 16 В.
... это трудно назвать стабилизатором...
Можно подумать, что достаточно взять трансформатор, диодный мост, подключить к ним модуль, и перед нами стабилизатор с выходным напряжением 3…30 В и током до 2 А (кратковременно до 3 А).Я так и сделал. Без нагрузки всё было хорошо. Трансформатор с двумя обмотками по 18 В и обещанным током до 1,5 А (провод на глаз был явно тонковат, так оно и оказалось).
Мне нужен был стабилизатор +-18 В и я выставил нужное напряжение.
При нагрузке 12 Ом ток 1,5 А, вот осциллограмма, 5 В /клетка по вертикали.
Это трудно назвать стабилизатором.
Причина проста и понятна: конденсатор на плате 200 мкФ, он служит только для нормальной работы DC-DC преобразователя. При подаче на вход напряжения от лабораторного блока питания, всё было нормально. Выход очевиден: надо питать стабилизатор от источника с малыми пульсациями, т. е. добавить после моста ёмкость.
Вот напряжение при нагрузке 1,5 А на входе модуля без дополнительного конденсатора.
С дополнительным конденсатором 4700 мкФ на входе, пульсации на выходе резко уменьшились, но при 1,5 А были ещё заметны. При уменьшении выходного напряжения до 16 В, идеальная прямая линия (2 В /клетка).
Падение напряжения на модуле DC-DC должно быть минимум 2…2,5 В.
Теперь можно смотреть пульсации на выходе импульсного преобразователя.
Видны небольшие пульсации с частотой 100 Гц промодулированные частотой несколько десятков кГц. Datasheet на 2596 рекомендует дополнительный LC фильтр на выходе. Так мы и сделаем. В качестве сердечника я использовал цилиндрический сердечник от неисправного БП компьютера и намотал обмотку в два слоя проводом 0,8 мм.
На плате красным цветом показано место для установки перемычки – общего провода двух каналов, стрелкой – место для припаивания общего провода, если не использовать клеммы.
Посмотрим, что стало с ВЧ-пульсациями.
Их больше нет. Остались небольшие пульсации с частотой 100 Гц.
Неидеально, но неплохо.
Замечу, что при увеличении выходного напряжения, дроссель в модуле начинает дребезжать и на выходе резко растёт ВЧ-помеха, стоит напряжение чуть уменьшить (всё это при нагрузке 12 Ом), помехи и шум полностью пропадают.
Для монтажа модуля я применил самодельные «стойки» из луженого провода диаметром 1 мм.
Это обеспечило удобный монтаж и охлаждение модулей. Стойки можно сильно нагревать при пайке, они не сместятся в отличие от простых штырей. Эта же конструкция удобна, если надо припаять к плате внешние провода – хорошая жесткость и контакт.
Плата позволяет легко заменить при необходимости модуль DC-DC.
Общий вид платы с дросселями от половинок какого-то ферритового сердечника (индуктивность не критична).
Итоговая схема включения:
Схема проста и очевидна.При длительной нагрузке током 1 А детали заметно нагреваются: диодный мост, микросхема, дроссель модуля, больше всего дроссель (дополнительные дроссели холодные). Нагрев на ощупь 50 градусов.
При работе от лабораторного блока питания, нагрев при токах 1,5 и 2 А терпимый в течение нескольких минут. Для длительной работы с большими токами желателен теплоотвод на микросхему и дроссель большего размера.
Несмотря на крошечные размеры модуля DC-DC, общие размеры платы получились соизмеримыми с платой аналогового стабилизатора.
Выводы:
1. Необходим трансформатор с сильноточной вторичной обмоткой или с запасом по напряжению, в этом случае ток нагрузки может превышать ток обмотки трансформатора.2. При токах порядка 2 А и более желателен небольшой теплоотвод на диодный мост и микросхему 2596.
3. Конденсатор питания желателен большой ёмкости, это благоприятно сказывается на работе стабилизатора. Даже крупная и качественная ёмкость немного нагревается, следовательно желательно малое ESR.
4. Для подавления пульсаций с частотой преобразования, LC фильтр на выходе необходим.
5. Данный стабилизатор имеет явное преимущество перед обычным компенсационным в том, что может работать в широком диапазоне выходных напряжений, при малых напряжениях можно получить на выходе ток больше, чем может обеспечить трансформатор.
6. Модули позволяют сделать блок питания с неплохими параметрами просто и быстро, обойдя подводные камни изготовления плат для импульсных устройств, то есть хороши для начинающих радиолюбителей.
Довольно часто приходится, на время тестирования, запитывать различные поделки или устройства. И пользоваться аккумуляторами, подбирая соответствующее напряжение, стало уже не в радость. Потому решил собрать регулируемый блок питания. Из нескольких вариантов которые пришли в голову, а менно: переделать из компьютерного ATX блока питания, или собрать линейный, или приобрести KIT набор, или собрать из готовых модулей - я выбрал последнее.
Данный вариант сборки мне приглянулся из-за нетребовательных познаний в облати электроники, скоростью сборки, и в случае чего, быстрой замены или добавления какого-либо из модулей. Общая стоимость всех комплектующих вышла около $15, а мощность в итоге получилась ~100 Ватт, при максимальном выходном напряжении 23В.
Для создания данного регулируемого блока питания понадобится:
- Импульсный блок питания 24В 4А
- Понижающий преобразователь на XL4015 4-38В в 1.25-36В 5А
- Вольт-амперметр 3 или 4 символьный
- Два понижающих преобразователя на LM2596 3-40В в 1.3-35В
- Два потенциометра 10К и ручки к ним
- Два терминала под бананы
- Кнопка вкл/выкл и разъем под питание 220В
- Вентилятор 12В, в моем случае слимовый на 80мм
- Корпус, какой угодно
- Стоечки и болтики для крепления плат
- Провода, я использовал от умершего блока питания ATX.
После нахождения и приобретения всех комплектующих приступаем к сборке по схеме ниже. По ней у нас получится регулируемый блок питания с изменением напряжения от 1.25В до 23В и ограничением тока до 5А, плюс дополнительная возможность зарядки устройств через порты USB, потребляемое количество силы тока, которых, будет отображаться на В-А метре.
Предварительно размечаем и вырезаем отверстия под вольт-амперметр, ручки потенциометров, терминалы, выходы USB на лицевой стороне корпуса.
В виде площадки для крепления модулей используем кусок пластика. Он защитит от нежелаемого короткого замыкания на корпус.
Размечаем и сверлим расположение отверстий плат, после чего вкручиваем стойки.
Прикручиваем пластиковую площадку к корпусу.
Выпаиваем на блоке питания клемму, и впаиваем по три провода на + и -, зараннее отрезаной длины. Одна пара пойдет на основной преобразователь, вторая на преобразователь для питания вентилятора и вольт-амперметра, третья на преобразователь для выходов USB.
Устанавливаем разъем питания 220В и кнопку вкл/выкл. Подпаиваем провода.
Прикручиваем блок питания и подключаем к клемме провода 220В.
С основным источником питания разобрались, теперь переходим к главному преобразователю.
Выпаиваем клеммы и подстроечные резисторы.
Припаиваем провода к потенциометрам, отвечающим за регулировку напряжения и тока, и к преобразователю.
Подпаиваем толстый красный провод от В-А метра и выходной плюс от основного пробразователя к выходной плюсовой клемме.
Готовим USB выход. Соединяем дата + и - у каждого USB отдельно, чтобы подключаемое устройство могло заряжаться, а не синхронизироваться. Припаиваем провода к запаралеленным + и - контактам питания. Провода лучше взять потолще.
Припаиваем желтый провод от В-А метра и минусовой от USB-выходов к выходной минусовой клемме.
Провода питания вентилятора и В-А метра подключаем к выходам дополнительного преобразователя. Для вентилятора можно собрать терморегулятор (схема ниже). Понадобится: силовой MOSFET транзистор (N канальный) (его я достал из обвязки питания процессора на материнской плате), подстроечник 10 кОм, сенсор температуры NTC с сопротивлением 10 кОм (термистор) (его достал из сломанного блока питания ATX). Термистор крепим термоклеем к микросхеме основного преобразователя, или к радиатору на этой микросхеме. Подстроечником настраиваем на определенную температуру срабатывания вентилятора, например, 40 градусов.
Подпаиваем к выходному плюсу другого, дополнительного преобразователя плюс выходов USB.
Берем одну пару проводов из блока питания и подпаиваем на вход основного преобразователя, потом вторую - на вход доп. преобразователя для USB, для обеспечения входящего напряжения.
Прикручиваем вентилятор с решеткой.
Припаиваем третью пару проводов из блока питания к доп. преобразователю для вентилятора и В-А метра. Прикручиваем все к площадке.
Подключаем провода к выходным клеммам.
Прикручиваем потенциометры на лицевую сторону корпуса.
Крепим USB-выходы. Для надежной фиксации было сделано П-образное крепление.
Настраиваем выходные напряжения на доп. преобразователях: на 5.3В, с учетом падения напряжения при подключении нагрузки к USB, и на 12В.
Стягиваем провода для аккуратного внутреннего вида.
Закрываем корпус крышкой.
Клеим ножки для устойчивости.
Регулируемый блок питания готов.
Видеоверсия обзора:
P.S. Можно сделать покупку чуть дешевле при помощи кешбека епн — — специализированная система возврата части потраченных денег на покупки с AliExpress, GearBest, Banggood, ASOS, Ozon. Использовав кешбек епн можно вернуть назад от 7% до 15% от потраченных в этих магазинах денег. Ну, а если есть желание заработать на покупках, тогда тебе сюда -
Литий-Ионные (Li-Io), напряжение заряда одной банки: 4.2 - 4.25В. Далее по числу ячеек: 4.2, 8.4, 12.6, 16.8.... Ток заряда: для обычных акумов равен 0.5 от ёмкости в амперах или меньше. Высокотоковые можно смело заряжать током, равным ёмкости в амперах (высокотоковый 2800 mAh, заряжаем 2.8 А или меньше).
Литий-полимерные (Li-Po), напряжение заряда одной банки: 4.2В. Далее по числу ячеек: 4.2, 8.4, 12.6, 16.8.... Ток заряда: для обычных акумов равен ёмкости в амперах (акум 3300 mAh, заряжаем 3.3 А или меньше).
Никель-металл-гидридные (NiMH), напряжение заряда одной банки: 1.4 - 1.5В. Далее по числу ячеек: 2.8, 4.2, 5.6, 7, 8.4, 9.8, 11.2, 12.6... Ток заряда: 0.1-0.3 ёмкости в амперах (акум 2700 mAh, заряжаем 0.27 А или меньше). Зарядка не более 15-16 часов.
Свинцово-кислотные (Lead Acid), напряжение заряда одной банки: 2.3В. Далее по числу ячеек: 4.6, 6.9, 9.2, 11.5, 13.8 (автомобильный). Ток заряда: 0.1-0.3 ёмкости в амперах (акум 80 Ah, заряжаем 16А или меньше).
Приветствую всех читателей. Давно просили протестировать этот импульсный источник питания, который стал очень популярным среди самоделкинов. Это довольно дешевый блок, который может быть использован в качестве источника питания в самодельной паяльной станции, лабораторного бп, и тп., в общем универсальная штука.
Китайцы выпускают несколько версий, по схематехнике почти не отличается, разница лишь в выходном напряжении и токе,мой образец на 24 Вольта, с заявленным током 4А и 6 А с в случае использования дополнительного кулера.
Плата довольно компактная, габаритные размеры с небольшой погрешностью вы сейчас видите на своих экранах.
О схеме. Это однотактный сетевой понижающий импульсный источник питания со стабилизацией выходного напряжения и защитой по току. Построена схема на базе не очень уж и популярного шим контроллера CR6842 (аналог SG6842), по мне нa микросхемах семейства UC38XX блок был бы более ремонтопригодным, родная микросхема довольно дорогая.
Плата двухсторонняя, компоненты запаяны качественно.
Примерная схема источника питания показана ниже.
Вход питания сделан интересно, по сути это зажимы, куда вставляются сетевые провода, ничего паять и вкручивать не нужно.
Дальше идет предохранитель и сетевой фильтр, все как положено.
Диодный мост из себя представляет готовую сборку KBP307 (3A, 700V).
После моста видим термистор для, его начальное сопротивление 5 Ом при максимальном токе 3А, предназначен для снижения пускового тока, в момент включения блока в сеть 220 Вольт.
Сглаживающий электролит с емкостью 82мкФ, с учетом 1мкФ на 1 ватт мощности все так, как и должно быть.
Далее все понятно - микросхема генератора, силовой N-канальный полевой ключ, в этом варианте стоит транзистор P20NK60, судя по маркировке 20 Ампер 600 Вольт, он с колоссальным запасом по току, установлен на небольшой радиатор.
Импульсы на затвор полевика подаются через ограничительный резистор и диод, который включен в обратном направлении и предназначен для скоростного разряда емкости затвора полевого транзистора.
В выходной части стоит однополупериодный выпрямитель на базе сдвоенного диода шоттки в корпусе ТО-220, притом оба диода подключены параллельно, что значительно снижает сопротивление перехода, а следовательно и нагрев.
После выпрямителя фильтр, который состоит из двух электролитов и дросселя, притом один электролит стоит до дросселя, второй после.
Ну и светодиод с ограничительным резистором, который свидетельствует о наличии выходного напряжения.
Контроль выходного напряжения осуществляется оптопарой, а задает напряжение регулируемый стабилитрон TL431, меняя соотношение сопротивлений резистивного делителя в обвязке стабилитрона, можно изменить выходное напряжение блока питания небольших пределах.
В общем все говорит о том, что источник питания хороший, но мы все же проверим.
Тест первый - проверим выходное напряжение.
Все нормально, при этом ток холостого хода всего 12-13мА! что является очень хорошим показателем.
Заявленный выходной ток 4А.
По закону дядюшки Ома, чтобы снять 4 ампера тока от источника в 24 Вольт нам нужна нагрузка с сопротивлением около 6 Ом, можно использовать нихромовую спираль, но у меня рядом лежал 20- ваттный резистор на 5,6 Ом, его и подключил.
Источник подключен через сетевой ваттметр, на выходе в качестве измерителя использован низковольтный Вольт/Ампер/Ватт метр.
При токе в 4,2А выходное напряжение просаживается незначительно.
С таким раскладом блок от сети 220 Вольт потребляет около 110 ватт, а на выходе порядка 100 ватт, кпд в районе 90%, что очень хорошо.
Попробовал снять ток в 5,5А, также все нормально, при попытке снять больше срабатывала защита.
К стати! защита реализована по икающему принципу и отрабатывает неплохо.
При коротком замыкании образуется падение напряжения на датчике тока, тот из себя представляет низкоомный резистор подключенный в цепь истока полевого ключа. Микросхема следит за падением и при слишком большом значении уходит в защиту.
Также сделал некоторые замеры пульсаций выходного напряжения
Холостой ход, деление 20мВ
Ток 0,6А, деление 20мВ
Ток 3,6 А деление 20мВ
Ток 4,2А деление 20мВ
Результаты поразили, думал пульсаций будет побольше.
В конце оставил блок работать 10 минут, выходной ток 3,6А
Спустя 10 минут не выключая блок сделал температурные замеры
1) На радиаторе диодного выпрямителя
2) На радиаторе полевого ключа
3) Обмотки трансформатора
4) Сердечник трансформатора
5) На входном диодном выпрямителе
Достоинства.
1) Компактный, легкий, сделан хорошо.
2) Цена, ну так себе, не слишком дешево и не дорого
3) Универсален
4) Отличная стабилизация
5) Наличие защиты от КЗ, свое отрабатывает
6) Наличие фильтра как по входу, так и по выходу, в целом, схема организована толково.
Недостатки
1) Радиаторы лучше менять либо прикрутить кулер, при долговременной работе на больших токах греются сильно.
2) Малогабаритный трансформатор, на вид никакого запаса по мощности, поэтому при больших токах будет перегреваться.
Итоги.
То, что китайцы на всем экономят известно всем, этот источник питания тоже не исключение. Но с учетом достоинств я его рекомендую, замыканий не боится, сделан добротно, компоненты запаяны аккуратно, имеется защита, хорошая стабилизация, в общем все, что нужно для скажем для внедрение в самодельную паяльную станцию или простенький лабораторный источник питания, областей применения очень много.
Товар можно купить
Подробное видео с тестом можно посмотреть ниже
С уважением - АКА КАСЬЯН
МОЙ КАНАЛ НА ЮТУБ
В этой статье я хочу рассказать и показать на фото свой лабораторный блок питания, который я собирал по блочно, на готовых модулях из Aliexpress. Об этих самых модулях я уже рассказывал по отдельности на сайте. Хотелось сделать простой, надежный, доступный по цене блок, с необходимыми параметрами и небольшими габаритами. В интернете посмотрел пару роликов о подобных блоках, заказал необходимые модули и собрал сам. Изначально в качестве источника питания был применен переделанный компьютерный БП. Но так как мне так и не удалось добиться от него нормальной работы (он довольно сильно грелся, и немного не дотягивал до расчетного максимального тока), решено было взять на том же Aliexpress. Максимальное рабочее напряжение для блока в большинстве случаев достаточно 0-30 Вольт, хотя была идея сделать от 0 до 50 Вольт.Источник питания, который я применил, отдает 36 Вольт и ток до 5 Ампер. Мощности в 180 Ватт для моих задач вполне достаточно. В качестве регулятора напряжения и тока (ограничения), использовал . В качестве индикатора выступает модуль В качестве корпуса был применен обычный пластиковый корпус типа Z1 (70x188x197 мм). В принципе этих модулей уже достаточно для построения лабораторника, но я добавил сюда еще , для того чтобы вывести 5 Вольт на USB разъемы расположенные на передней панели. Еще нам конечно же понадобятся пара выносных переменных резистора на 10 К, тумблер для включения/отключения питания, пара USB гнезд (я взял сдвоенное гнездо), и пара гнезд типа «банан», для подключения выходного кабеля. Крепим модули внутри корпуса, размечаем и сверлим переднюю панель.
Затем выпаиваем из модуля оба подстроечных резистора и припаиваем на их место переменные резисторы на проводах достаточной длинны (я последовательно резисторам на 10 К поставил еще на 1 К, для точной настройки, однако это не дало особого эффекта). Ну и дальше соединяем все модули согласно схеме.
Если делаете с USB, то не забудьте настроить модуль LM2596 на 5В. И обратите внимание что минусовый провод питания USB берется не с модуля LM2596, а с выходной массы БП (с минусового «банана»). Это необходимо для того чтобы когда вы подключаете что-то к USB блоку, вы видели потребляемый ток. В моем блоке можно заметить на фото еще один модуль — это тоже DC-DC, я его вместо LM2596 хотел оставить на роль питания USB, но он довольно прожорливый в холостом режиме, поэтому оставил LM-ку. Также у меня есть вентилятор. Если тоже захотите оборудовать блок вентилятором, то подберите подходящий по габаритам и на напряжение 5 В. Подключается он к плюсу и минусу модуля LM2596 (в этом случае минус берется от модуля, иначе на индикатор будет постоянно выводиться потребляемый вентилятором ток). Очень советую первое включение производить через лампу накаливания 40-60 Вт. Если что-то не так, в этом случае вы избежите фейерверка. У меня блок заработал сразу, и пока что с ним никаких проблем не было.
