Revue des convertisseurs de tension réglables (stabilisateurs, convertisseurs DC-DC). Alimentation basée sur un convertisseur DC-DC réglable prêt à l'emploi Avantages et inconvénients des circuits de conversion de tension
Tensions d'entrée jusqu'à 61 V, tensions de sortie à partir de 0,6 V, courants de sortie jusqu'à 4 A, possibilité de synchroniser et d'ajuster la fréquence en externe, ainsi que d'ajuster le courant limite, d'ajuster l'heure démarrage en douceur, protection complète de la charge, large plage de températures de fonctionnement - toutes ces caractéristiques des alimentations modernes sont réalisables grâce à la nouvelle gamme de convertisseurs DC/DC produite par .
Actuellement, la gamme de microcircuits régulateurs à découpage produite par STMicro (Figure 1) permet de créer des alimentations (PS) avec des tensions d'entrée jusqu'à 61 V et des courants de sortie jusqu'à 4 A.
La tâche de conversion de tension n’est pas toujours facile. Chaque appareil spécifique a ses propres exigences pour le régulateur de tension. Parfois rôle principal Le prix (électronique grand public), la taille (électronique portable), l’efficacité (appareils alimentés par batterie) ou même la rapidité de développement du produit jouent un rôle. Ces exigences se contredisent souvent. Pour cette raison, il n’existe pas de convertisseur de tension idéal et universel.
Actuellement, plusieurs types de convertisseurs sont utilisés : linéaires (stabilisateurs de tension), convertisseurs DC/DC pulsés, circuits à transfert de charges, et même des alimentations à base d'isolateurs galvaniques.
Cependant, les plus courants sont les régulateurs de tension linéaires et les convertisseurs DC/DC à commutation abaisseur. La principale différence dans le fonctionnement de ces régimes ressort clairement de leur nom. Dans le premier cas, l'interrupteur d'alimentation fonctionne en mode linéaire, dans le second en mode clé. Les principaux avantages, inconvénients et applications de ces systèmes sont présentés ci-dessous.
Caractéristiques du régulateur de tension linéaire
Le principe de fonctionnement d'un régulateur de tension linéaire est bien connu. Le stabilisateur intégré classique μA723 a été développé en 1967 par R. Widlar. Même si l'électronique a beaucoup évolué depuis, les principes de fonctionnement sont restés pratiquement inchangés.
Un circuit régulateur de tension linéaire standard se compose d'un certain nombre d'éléments de base (Figure 2) : un transistor de puissance VT1, une source de tension de référence (VS) et un circuit de rétroaction de compensation sur un amplificateur opérationnel (OPA). Les régulateurs modernes peuvent contenir des blocs fonctionnels supplémentaires : circuits de protection (contre la surchauffe, contre la surintensité), circuits de gestion de l'énergie, etc.
Le principe de fonctionnement de tels stabilisateurs est assez simple. Le circuit de rétroaction sur l'ampli-op compare la valeur de la tension de référence avec la tension du diviseur de sortie R1/R2. Une discordance se forme à la sortie de l'ampli-op, qui détermine la tension grille-source du transistor de puissance VT1. Le transistor fonctionne en mode linéaire : plus la tension à la sortie de l'ampli-op est élevée, plus la tension grille-source est faible et plus la résistance du VT1 est élevée.
Ce circuit vous permet de compenser tous les changements de tension d'entrée. Supposons en effet que la tension d'entrée Uin ait augmenté. Cela entraînera la chaîne de changements suivante : Uin augmenté → Uout augmentera → la tension sur le diviseur R1/R2 augmentera → la tension de sortie de l'ampli-op augmentera → la tension grille-source diminuera → la résistance VT1 augmenter → Uout diminuera.
Par conséquent, lorsque la tension d’entrée change, la tension de sortie change légèrement.
Lorsque la tension de sortie diminue, des changements inverses des valeurs de tension se produisent.
Caractéristiques de fonctionnement d'un convertisseur DC/DC abaisseur
Un circuit simplifié d'un convertisseur DC/DC abaisseur classique (convertisseur de type I, convertisseur abaisseur, convertisseur abaisseur) se compose de plusieurs éléments principaux (Figure 3) : transistor de puissance VT1, circuit de commande (CS), filtre (Lph -Cph), diode inverse VD1.
Contrairement au circuit régulateur linéaire, le transistor VT1 fonctionne en mode commutation.
Le cycle de fonctionnement du circuit se compose de deux phases : la phase de pompage et la phase de refoulement (Figures 4...5).
En phase de pompage, le transistor VT1 est ouvert et le courant le traverse (Figure 4). L'énergie est stockée dans la bobine Lf et le condensateur Cf.
Pendant la phase de décharge, le transistor est fermé, aucun courant ne le traverse. La bobine Lf agit comme une source de courant. VD1 est une diode nécessaire au passage du courant inverse.
Dans les deux phases, une tension égale à la tension sur le condensateur Sph est appliquée à la charge.
Le circuit ci-dessus assure la régulation de la tension de sortie lorsque la durée de l'impulsion change :
Uout = Uin × (ti/T)
Si la valeur de l'inductance est faible, le courant de décharge à travers l'inductance a le temps d'atteindre zéro. Ce mode est appelé mode courant intermittent. Elle se caractérise par une augmentation de l'ondulation du courant et de la tension sur le condensateur, ce qui entraîne une détérioration de la qualité de la tension de sortie et une augmentation du bruit du circuit. Pour cette raison, le mode courant intermittent est rarement utilisé.
Il existe un type de circuit convertisseur dans lequel la diode « inefficace » VD1 est remplacée par un transistor. Ce transistor s'ouvre en antiphase avec le transistor principal VT1. Un tel convertisseur est dit synchrone et présente un plus grand rendement.
Avantages et inconvénients des circuits de conversion de tension
Si l'un des schémas ci-dessus avait une supériorité absolue, le second serait alors oublié en toute sécurité. Cependant, cela ne se produit pas. Cela signifie que les deux systèmes présentent des avantages et des inconvénients. L'analyse des régimes doit être effectuée selon un large éventail de critères (tableau 1).
Tableau 1. Avantages et inconvénients des circuits régulateurs de tension
| Caractéristiques | Régulateur linéaire | Convertisseur Buck DC/DC |
| Plage de tension d'entrée typique, V | jusqu'à 30 | jusqu'à 100 |
| Plage de courant de sortie typique | centaines de mA | unités A |
| Efficacité | court | haut |
| Précision du réglage de la tension de sortie | unités % | unités % |
| Stabilité de la tension de sortie | haut | moyenne |
| Bruit généré | court | haut |
| Complexité de mise en œuvre du circuit | faible | haut |
| Complexité de la topologie PCB | faible | haut |
| Prix | faible | haut |
Caractéristiques électriques. Pour tout convertisseur, les principales caractéristiques sont l'efficacité, le courant de charge, la plage de tension d'entrée et de sortie.
La valeur d'efficacité des régulateurs linéaires est faible et est inversement proportionnelle à la tension d'entrée (Figure 6). Cela est dû au fait que toute la tension « supplémentaire » chute aux bornes du transistor fonctionnant en mode linéaire. La puissance du transistor est libérée sous forme de chaleur. Un faible rendement conduit au fait que la plage de tensions d'entrée et de courants de sortie du régulateur linéaire est relativement petite : jusqu'à 30 V et jusqu'à 1 A.
L'efficacité d'un régulateur à découpage est beaucoup plus élevée et dépend moins de la tension d'entrée. Dans le même temps, il n'est pas rare que des tensions d'entrée supérieures à 60 V et des courants de charge supérieurs à 1 A.
Si un circuit convertisseur synchrone est utilisé, dans lequel la diode de roue libre inefficace est remplacée par un transistor, le rendement sera alors encore plus élevé.
Précision et stabilité de la tension de sortie. Les stabilisateurs linéaires peuvent avoir une précision et une stabilité des paramètres extrêmement élevées (fractions de pourcentage). La dépendance de la tension de sortie aux variations de la tension d'entrée et au courant de charge ne dépasse pas quelques pour cent.
Selon le principe de fonctionnement, un régulateur impulsionnel présente initialement les mêmes sources d'erreur qu'un régulateur linéaire. De plus, l’écart de la tension de sortie peut être considérablement affecté par la quantité de courant circulant.
Caractéristiques du bruit. Le régulateur linéaire a une réponse au bruit modérée. Il existe des régulateurs de précision à faible bruit utilisés dans la technologie de mesure de haute précision.
Le stabilisateur de commutation lui-même est une puissante source d'interférences, puisque le transistor de puissance fonctionne en mode commutation. Le bruit généré est divisé en bruit conduit (transmis par les lignes électriques) et inductif (transmis par des milieux non conducteurs).
Les interférences conduites sont éliminées à l'aide de filtres passe-bas. Plus la fréquence de fonctionnement du convertisseur est élevée, plus il est facile d'éliminer les interférences. Dans les circuits de mesure, un régulateur à découpage est souvent utilisé conjointement avec un stabilisateur linéaire. Dans ce cas, le niveau d’interférence est considérablement réduit.
Se débarrasser de effets nocifs les interférences inductives sont beaucoup plus difficiles. Ce bruit provient de l'inducteur et est transmis par l'air et des milieux non conducteurs. Pour les éliminer, des inducteurs blindés et des bobines sur un noyau toroïdal sont utilisés. Lors de la pose du panneau, ils utilisent un remplissage continu de terre avec un polygone et/ou sélectionnent même une couche de terre distincte dans des panneaux multicouches. De plus, le convertisseur d'impulsions lui-même est aussi éloigné que possible des circuits de mesure.
Caractéristiques de performances. Du point de vue de la simplicité de mise en œuvre des circuits et de la disposition des circuits imprimés, les régulateurs linéaires sont extrêmement simples. En plus du stabilisateur intégré lui-même, seuls quelques condensateurs sont nécessaires.
Un convertisseur à découpage nécessitera au moins un filtre LC externe. Dans certains cas, un transistor de puissance externe et une diode de roue libre externe sont nécessaires. Cela nécessite des calculs et des modélisations, et la topologie du circuit imprimé devient beaucoup plus compliquée. Une complexité supplémentaire de la carte est due aux exigences CEM.
Prix. Évidemment, en raison du grand nombre de composants externes, un convertisseur d'impulsions aura un coût élevé.
En conclusion, les domaines d'application avantageux des deux types de convertisseurs peuvent être identifiés :
- Les régulateurs linéaires peuvent être utilisés dans des circuits basse tension et faible puissance avec des exigences de précision, de stabilité et de faible bruit élevées. Un exemple serait les circuits de mesure et de précision. De plus, la petite taille et le faible coût de la solution finale peuvent être idéaux pour les appareils électroniques portables et les appareils peu coûteux.
- Les régulateurs à découpage sont idéaux pour les circuits basse et haute tension haute puissance dans l'électronique automobile, industrielle et grand public. Le rendement élevé fait souvent de l’utilisation du DC/DC une alternative aux appareils portables et alimentés par batterie.
Parfois, il devient nécessaire d'utiliser des régulateurs linéaires à des tensions d'entrée élevées. Dans de tels cas, vous pouvez utiliser des stabilisateurs produits par STMicroelectronics, qui ont des tensions de fonctionnement supérieures à 18 V (tableau 2).
Tableau 2. Régulateurs linéaires STMicroelectronics avec tension d'entrée élevée
| Nom | Description | Uin max, V | Uout nom, V | Iout nom, A | Propre laisser tomber, V |
| 35 | 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15 | 0.5 | 2 | ||
| Régulateur de précision 500 mA | 40 | 24 | 0.5 | 2 | |
| 2 Un régulateur | 35 | 0.225 | 2 | 2 | |
| , | Régulateur réglable | 40 | – | 0.1; 0.5; 1.5 | 2 |
| 3 Un régulateur | 20 | – | 3 | 2 | |
| Régulateur de précision 150 mA | 40 | – | 0.15 | 3 | |
| KFxx | 20 | 2.5: 8 | 0.5 | 0.4 | |
| Régulateur à chute automatique ultra-faible | 20 | 2.7: 12 | 0.25 | 0.4 | |
| Régulateur 5 A avec faible chute et réglage de la tension de sortie | 30 | – | 1.5; 3; 5 | 1.3 | |
| LExx | Régulateur à chute automatique ultra-faible | 20 | 3; 3.3; 4.5; 5; 8 | 0.1 | 0.2 |
| Régulateur à chute automatique ultra-faible | 20 | 3.3; 5 | 0.1 | 0.2 | |
| Régulateur à chute automatique ultra-faible | 40 | 3.3; 5 | 0.1 | 0.25 | |
| Régulateur 85 mA à faible auto-chute | 24 | 2.5: 3.3 | 0.085 | 0.5 | |
| Régulateur de tension négative de précision | -35 | -5; -8; -12; -15 | 1.5 | 1.1; 1.4 | |
| Régulateur de tension négative | -35 | -5; -8; -12; -15 | 0.1 | 1.7 | |
| Régulateur de tension négative réglable | -40 | – | 1.5 | 2 |
Si la décision est prise de construire une alimentation pulsée, une puce de conversion appropriée doit être sélectionnée. Le choix se fait en tenant compte d'un certain nombre de paramètres fondamentaux.
Principales caractéristiques des convertisseurs DC/DC abaisseurs d'impulsions
Listons les principaux paramètres des convertisseurs d'impulsions.
Plage de tension d'entrée (V). Malheureusement, il existe toujours une limitation non seulement sur la tension d'entrée maximale, mais également sur la tension d'entrée minimale. La valeur de ces paramètres est toujours choisie avec une certaine marge.
Plage de tension de sortie (V). En raison des restrictions sur la durée d'impulsion minimale et maximale, la plage des valeurs de tension de sortie est limitée.
Courant de sortie maximum (A). Ce paramètre est limité par un certain nombre de facteurs : la puissance dissipée maximale admissible, la valeur finale de la résistance des interrupteurs de puissance, etc.
Fréquence de fonctionnement du convertisseur (kHz). Plus la fréquence de conversion est élevée, plus il est facile de filtrer la tension de sortie. Cela permet de lutter contre les interférences et de réduire les valeurs des éléments de filtre L-C externes, ce qui entraîne une augmentation des courants de sortie et une réduction de taille. Cependant, une augmentation de la fréquence de conversion augmente les pertes de commutation des commutateurs de puissance et augmente la composante inductive des interférences, ce qui est clairement indésirable.
L'efficacité (%) est un indicateur intégral d'efficacité et est donnée sous forme de graphiques pour différentes significations tensions et courants.
Les paramètres restants (résistance des canaux des interrupteurs de puissance intégrés (mOhm), consommation de courant propre (µA), résistance thermique du boîtier, etc.) sont moins importants, mais ils doivent également être pris en compte.
Les nouveaux convertisseurs de STMicroelectronics ont une tension d'entrée et un rendement élevés et peuvent être conçus à l'aide du logiciel gratuit eDesignSuite.
Ligne DC/DC pulsée de ST Microelectronics
La gamme DC/DC de STMicroelectronics est en constante expansion. Les nouveaux microcircuits convertisseurs ont une plage de tension d'entrée étendue jusqu'à 61 V ( / / ), des courants de sortie élevés, des tensions de sortie à partir de 0,6 V ( / / ) (tableau 3).
Tableau 3. Nouveau DC/DC STMicroelectronics
| Caractéristiques | Nom | |||||||
| L7987 ; L7987L | ||||||||
| Cadre | VFQFPN-10L | HSOP-8 ; VFQFPN-8L ; SO8 | HSOP-8 ; VFQFPN-8L ; SO8 | HTSSOP16 | VFQFPN-10L ; HSOP8 | VFQFPN-10L ; HSOP8 | HSOP8 | HTSSOP16 |
| Tension d'entrée Uin, V | 4.0…18 | 4.0…18 | 4.0…18 | 4…38 | 4.5…38 | 4.5…38 | 4.5…38 | 4.5…61 |
| Courant de sortie, A | 4 | 3 | 4 | 2 | 2 | 3 | 3 | 2 (L7987L); 3 (L7987) |
| Plage de tension de sortie, V | 0,8…0,88×Uin | 0,8…Uin | 0,8…Uin | 0,85…Uin | 0,6…Uin | 0,6…Uin | 0,6…Uin | 0,8…Uin |
| Fréquence de fonctionnement, kHz | 500 | 850 | 850 | 250…2000 | 250…1000 | 250…1000 | 250…1000 | 250…1500 |
| Synchronisation de fréquence externe (max), kHz | Non | Non | Non | 2000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1500 |
| Fonctions | Démarrage en douceur ; protection contre les surintensités ; protection contre la surchauffe | |||||||
| Fonctionnalités supplémentaires | ACTIVER; BON | ACTIVER | LNM ; LCM ; INHIBER; Protection contre les surtensions | ACTIVER | BON ; protection contre les chutes de tension ; réglage du courant de coupure | |||
| Plage de température de fonctionnement du cristal, °C | -40…150 | |||||||
Tous les nouveaux microcircuits convertisseurs d'impulsions ont des fonctions de démarrage progressif, de protection contre les surintensités et la surchauffe.
L'un des appareils les plus populaires dans l'atelier d'un radioamateur débutant est une alimentation réglable. J'ai déjà expliqué comment assembler indépendamment une alimentation réglable à l'aide de la puce MC34063. Mais cela présente aussi des limites et des inconvénients. Premièrement, c'est le pouvoir. Deuxièmement, le manque d'indication de tension de sortie.
Ici, je vais parler de la façon d'assembler une alimentation réglable de 1,2 à 32 volts et un courant de sortie maximum allant jusqu'à 4 ampères avec un minimum de temps et d'efforts.
Pour ce faire, nous avons besoin de deux éléments très importants :
Transformateur, avec tension de sortie jusqu'à ~25...26 volts. Je vous expliquerai plus en détail comment le récupérer et où le trouver ;
Module prêt à l'emploi d'un convertisseur DC-DC réglable avec un voltmètre intégré basé sur un microcircuit XL4015.
Les modules les plus courants et les moins chers basés sur des microcircuits XL4015 et LM2956. L'option la moins chère est un module sans voltmètre numérique. Pour ma part, j'ai acheté plusieurs versions de tels convertisseurs DC-DC, mais j'ai surtout aimé le module basé sur la puce XL4015 avec un voltmètre intégré. C'est de cela dont nous parlerons.
Voilà à quoi il ressemble. Je l'ai acheté sur Aliexpress, voici le lien. Vous pouvez choisir celui qui vous convient par prix et modification grâce à la recherche.
Verso planches et vue latérale.
Principales caractéristiques du module :
N'oublions pas que les fabricants aiment gonfler les caractéristiques de leurs produits. À en juger par les critiques, le plus meilleure option Utiliser ce module DC-DC signifie fonctionner avec une tension d'entrée allant jusqu'à 30 volts et une consommation de courant allant jusqu'à 2 ampères.
Contrôle du module DC-DC.
Sur le circuit imprimé du module DC-DC se trouvent deux boutons de commande et un régulateur de tension de sortie - une résistance variable multitours conventionnelle.
Appui court sur le bouton 1 désactive/active l’indication du voltmètre. Une sorte de variateur. Pratique lorsqu'il est alimenté par batterie.
Appui court sur le bouton 2 vous pouvez changer le mode de fonctionnement du voltmètre, à savoir afficher la tension d'entrée ou de sortie sur l'indicateur. Lorsqu'il est utilisé conjointement avec une batterie, vous pouvez contrôler la tension de la batterie et éviter une décharge profonde.
Calibrage des lectures du voltmètre.
Tout d'abord, utilisez le bouton 2 pour sélectionner la tension à afficher sur l'écran du voltmètre (entrée ou sortie). Utilisez ensuite un multimètre pour mesurer la tension continue (entrée ou sortie) aux bornes. Si elle diffère de la tension affichée par le voltmètre, alors nous commençons l'étalonnage.
Appuyez sur le 2ème bouton pendant 3-4 secondes. L'écran devrait devenir sombre. Lâchons le bouton. Dans ce cas, les lectures sur l'écran apparaîtront et commenceront à clignoter.
Ensuite, en appuyant brièvement sur les boutons 1 et 2, on diminue ou augmente la valeur de la tension affichée par pas de 0,1V. Si vous devez augmenter les lectures, par exemple de 12,0 V à 12,5 V, appuyez sur le bouton 2 à 5 fois. Si vous devez diminuer de 12 V à 11,5 V, appuyez en conséquence sur le bouton 1 à 5 fois.
Une fois l'étalonnage terminé, appuyez sur le bouton 2 pendant 5 secondes. Dans ce cas, les lectures sur l'écran du voltmètre cesseront de clignoter - l'étalonnage est terminé. Vous pouvez également ne rien faire et après 10 secondes, le voltmètre quittera le mode d'étalonnage.
Afin d'assembler une alimentation, en plus du module DC/DC lui-même, nous avons besoin d'un transformateur, ainsi que d'un petit circuit - un pont de diodes et un filtre.
Voici le schéma que nous devons assembler.
(L'image est cliquable. Cliquez dessus pour l'ouvrir dans une nouvelle fenêtre)
Je parlerai du transformateur T1 un peu plus tard, mais regardons maintenant le pont de diodes VD1-VD4 et le filtre C1. J'appellerai cette partie du circuit redresseur. Ensuite sur la photo se trouvent les pièces nécessaires à son assemblage.
J'ai dessiné le tracé des futures pistes imprimées sur le tableau avec un marqueur pour circuits imprimés. Avant cela, j'ai esquissé la disposition des éléments sur la carte et posé les conducteurs de connexion. Ensuite, à l'aide du gabarit, j'ai marqué les emplacements de perçage sur la pièce. J'ai percé avant la gravure dans du chlorure ferrique, car si vous percez après la gravure, des entailles peuvent rester autour des trous et endommager facilement le bord autour des trous.
Ensuite, j'ai séché la pièce après gravure et lavé la couche protectrice de vernis du marqueur avec du White Spirit. Après cela, j'ai lavé et séché à nouveau la pièce, nettoyé les pistes en cuivre avec du papier de verre fin et étamé toutes les pistes avec de la soudure. C'est ce qui s'est passé.
Un peu sur les erreurs de calcul. Comme j'ai tout fait rapidement et à genoux, il y avait bien sûr quelques « montants ». Tout d’abord, j’ai réalisé le tableau double face, mais ce n’était pas nécessaire. Le fait est que les trous ne sont pas métallisés, et ensuite souder le même connecteur dans un tel circuit imprimé double face n'est pas une tâche facile. D’un côté, vous pouvez souder les contacts sans aucun problème, mais de l’autre côté de la carte, ce n’est pas possible. Alors j'en ai eu marre.
Lisseur prêt.
Au lieu de l'interrupteur secteur, SA1 a temporairement soudé un cavalier. Connecteurs d'entrée et de sortie installés, ainsi qu'un connecteur pour connecter un transformateur. J'ai installé les connecteurs en gardant à l'esprit la modularité et la facilité d'utilisation, afin qu'à l'avenir, il soit possible de connecter rapidement et sans soudure le bloc redresseur avec différents modules DC-DC.
FU1 a utilisé un fusible prêt à l'emploi avec un support comme fusible. Très pratique. Et les contacts sous tension sont couverts, et remplacer le fusible sans soudure n'est pas un problème. En théorie, un fusible convient à n'importe quelle conception et type de boîtier.
En tant que pont de diodes (VD1 - VD4), j'ai utilisé un montage RS407 avec un courant direct maximum de 4 ampères. Les analogues du pont de diodes RS407 sont KBL10, KBL410. Un pont de diodes peut également être assemblé à partir de diodes de redressement séparées.
Ici, il convient de comprendre que le module DC-DC réglable lui-même est conçu pour un courant maximum de 5 ampères, mais il ne peut supporter un tel courant que si un radiateur est installé sur la puce XL4015 et pour la diode SS54 sur la carte, le courant est de 5A - maximum!
N’oublions pas non plus que les fabricants ont tendance à surestimer les capacités de leurs produits et leur durée de vie sous de telles sollicitations. Par conséquent, j'ai décidé moi-même qu'un tel module pouvait être chargé avec un courant allant jusqu'à 1 à 2 ampères. Nous parlons d'une charge constante, à long terme, et non périodique (impulsion).
Dans cette situation, le pont de diodes peut être sélectionné pour un courant continu de 3 à 4 ampères. Cela devrait être largement suffisant. Permettez-moi de vous rappeler que si vous assemblez un pont de diodes à partir de diodes individuelles, chacune des diodes incluses dans le pont doit résister à la consommation de courant maximale. Dans notre cas, c'est 3-4 ampères. Les diodes 1N5401 - 1N5408 (3A), KD257A (3A), etc. conviennent tout à fait.
Pour l'assemblage, vous aurez également besoin d'un condensateur électrolytique C1 d'une capacité de 470 à 2 200 μF. Il est préférable de choisir un condensateur pour une tension de fonctionnement de 63V, puisque la tension d'entrée maximale d'un convertisseur DC-DC peut aller jusqu'à 36V, voire 38...40V. Il est donc plus judicieux d'installer un condensateur à 63V. Avec réserve et fiabilité.
Ici encore, il convient de comprendre que tout dépend de la tension que vous aurez à l'entrée du module DC-DC. Si, par exemple, vous envisagez d'utiliser le module pour alimenter une bande LED de 12 volts et que la tension d'entrée DC-DC du module n'est que de 16 volts, alors le condensateur électrolytique peut être alimenté avec une tension de fonctionnement de 25 volts ou plus.
Je l'ai réglé au maximum, puisque j'avais prévu d'utiliser ce module et le redresseur assemblé avec différents transformateurs qui ont des tensions de sortie différentes. Par conséquent, afin de ne pas souder le condensateur à chaque fois, je l'ai réglé sur 63V.
Tout transformateur de réseau à deux enroulements convient comme transformateur T1. L'enroulement primaire (Ⅰ) est réseau et doit être conçu pour une tension alternative de 220 V, l'enroulement secondaire (Ⅱ) doit produire une tension ne dépassant pas 25 ~ 26 volts.
Si vous prenez un transformateur dont la sortie sera supérieure à 26 volts de tension alternative, alors après le redresseur, la tension peut déjà être supérieure à 36 volts. Et, comme nous le savons, le module convertisseur DC-DC est conçu pour une tension d'entrée jusqu'à 36 volts. Il convient également de prendre en compte le fait que dans une alimentation domestique de 220 V, la tension est parfois légèrement trop élevée. De ce fait, même brièvement, un « saut » de tension assez important peut se former à la sortie du redresseur, qui dépassera la tension admissible de 38...40 volts pour notre module.
Calcul approximatif de la tension de sortie Tu es dehors après le redresseur à diode et le filtre sur le condensateur :
U sortie = (U T1 - (V F *2))*1,41.
Tension alternative sur l'enroulement secondaire du transformateur T1 (Ⅱ) - U T1;
Chute de tension ( Chute de tension directe ) sur les diodes du redresseur - VF. Puisque dans un pont de diodes, le courant traverse deux diodes à chaque demi-cycle, alors VF multipliez par 2. Pour le montage des diodes la situation est la même.
Ainsi, pour le RS407 dans la fiche technique j'ai trouvé la ligne suivante : Chute de tension directe maximale par élément de pont à 3,0 A en crête- 1 Volt. Cela signifie que si un courant continu de 3 ampères traverse l'une des diodes du pont, alors 1 volt de tension sera perdu à ses bornes ( par élément de pont - pour chaque élément du pont). Autrement dit, nous prenons la valeur VF= 1V et, comme dans le cas de diodes individuelles, multiplier la valeur VF par deux, puisque dans chaque demi-cycle le courant traverse deux éléments de l'ensemble diode.
De manière générale, pour ne pas se creuser la tête, il est utile de savoir que VF pour les diodes de redressement, elle est généralement d'environ 0,5 volt. Mais c'est avec un petit courant direct. À mesure qu'elle augmente, la chute de tension augmente également VF sur jonction p-n diode. Comme on le voit, la valeur VF avec un courant direct de 3A pour les diodes du montage RS407 il est déjà de 1V.
Puisque la valeur maximale de la tension redressée (pulsée) est libérée sur le condensateur électrolytique C1, la tension finale que nous obtenons après le pont de diodes ( U T1 - (VF*2)) doit être multiplié par racine carrée de 2, à savoir √2 ~ 1.41 .
Ainsi, avec cette formule simple, nous pouvons déterminer la tension de sortie du filtre. Il ne reste plus qu'à trouver un transformateur adapté.
En tant que transformateur, j'ai utilisé le transformateur de blindage assisté TP114-163M.
Malheureusement, je n'ai pas trouvé de données précises à ce sujet. La tension de sortie sur l'enroulement secondaire sans charge est de ~19,4 V. La puissance approximative de ce transformateur est d'environ 7 W. J'ai compté par .
De plus, j'ai décidé de comparer les données obtenues avec les paramètres des transformateurs série TP114(TP114-1, TP114-2,...,TP114-12). La puissance de sortie maximale de ces transformateurs est de 13,2 W. Les paramètres les plus appropriés pour le transformateur TP114-163M se sont avérés être TP114-12. La tension sur l'enroulement secondaire en mode veille est de 19,4 V et en charge de 16 V. Courant de charge nominal - 0,82A.
J'avais également à ma disposition un autre transformateur, également de la série TP114. C'est ici.
A en juger par la tension de sortie (~22,3V) et le marquage laconique 9M, il s'agit d'une modification du transformateur TP114-9. Les paramètres du TP114-9 sont les suivants : tension nominale – 18 V ; courant nominal charge - 0,73A.
Basé sur le premier transformateur ( TP114-163M) Je pourrai réaliser une alimentation réglable de 1,2...24 volts, mais c'est sans charge. Il est clair que lorsqu'une charge (consommateur de courant) est connectée, la tension à la sortie du transformateur chutera et la tension résultante à la sortie du convertisseur DC-DC diminuera également de plusieurs volts. Ce point doit donc être pris en compte et gardé à l’esprit.
Basé sur le deuxième transformateur ( TP114-9), vous disposerez désormais d'une alimentation réglable de 1,2...28 volts. C'est également sans charge.
À propos du courant de sortie. Le fabricant a déclaré que le courant de sortie maximum du convertisseur DC-DC est de 5A. A en juger par les avis, maximum 2A. Mais, comme vous pouvez le constater, j'ai réussi à trouver des transformateurs d'assez faible puissance. Par conséquent, il est peu probable que je puisse extraire ne serait-ce que 2 ampères, même si tout dépend de la tension de sortie du module DC-DC. Plus il est petit, plus vous pouvez obtenir de courant.
Pour tout « rasoir » de faible puissance, cette alimentation conviendra parfaitement. Voici l'alimentation de la « boule qui rit » avec une tension de 9V et un courant d'environ 100 mA.
Et cela alimente déjà une bande LED de 12 volts d'environ 1 mètre de long.
Il existe également une version légère et allégée de ce convertisseur DC-DC, également assemblé sur la puce XL4015E1.
La seule différence est l'absence de voltmètre intégré.
Les paramètres sont similaires : tension d'entrée 4...38 V, courant maximum 5 A (pas plus de 4,5 A recommandé). Il est réaliste de l'utiliser avec une tension d'entrée allant jusqu'à 30 V, 30 V ou plus. Courant de charge ne dépassant pas 2...2,5A. Si vous le chargez davantage, il chauffe sensiblement et, naturellement, la durée de vie et la fiabilité diminuent.
LM2596 - convertisseur abaisseur CC, il est souvent produit sous forme de modules prêts à l'emploi, coûtant environ 1 $ (recherchez LM2596S DC-DC 1,25-30 V 3A). En payant 1,5 $, vous pouvez acheter un module similaire sur Ali avec une indication LED de la tension d'entrée et de sortie, désactivant la tension de sortie et des boutons de réglage fin avec affichage des valeurs sur des indicateurs numériques. D'accord, l'offre est plus que tentante !
Vous trouverez ci-dessous un diagramme schématique de cette carte convertisseur (les composants clés sont marqués dans l'image à la fin). A l'entrée il y a une protection contre l'inversion de polarité - diode D2. Cela empêchera le régulateur d'être endommagé par une tension d'entrée mal connectée. Malgré le fait que la puce lm2596 puisse traiter des tensions d'entrée jusqu'à 45 V selon la fiche technique, en pratique, la tension d'entrée ne doit pas dépasser 35 V pour une utilisation à long terme.
Pour le lm2596, la tension de sortie est déterminée par l'équation ci-dessous. Grâce à la résistance R2, la tension de sortie peut être ajustée de 1,23 à 25 V.
Bien que la puce lm2596 soit conçue pour un courant maximum de 3 A en fonctionnement continu, la petite surface de la masse de la feuille n'est pas suffisante pour dissiper la chaleur générée sur toute la plage de fonctionnement du circuit. Notez également que l'efficacité de ce convertisseur varie considérablement en fonction de la tension d'entrée, de la tension de sortie et du courant de charge. L'efficacité peut varier de 60 % à 90 % selon les conditions de fonctionnement. Par conséquent, l'évacuation de la chaleur est obligatoire si un fonctionnement continu se produit à des courants supérieurs à 1 A.
Selon la fiche technique, le condensateur à action directe doit être installé en parallèle avec la résistance R2, en particulier lorsque la tension de sortie dépasse 10 V - cela est nécessaire pour assurer la stabilité. Mais ce condensateur n'est souvent pas présent sur les cartes onduleurs chinoises bon marché. Au cours des expériences, plusieurs exemplaires de convertisseurs DC ont été testés dans diverses conditions de fonctionnement. En conséquence, nous sommes arrivés à la conclusion que le stabilisateur LM2596 est bien adapté aux courants d'alimentation faibles et moyens des circuits numériques, mais pour des valeurs de puissance de sortie plus élevées, un dissipateur thermique est nécessaire.
Beaucoup se souviennent probablement de mon épopée avec une alimentation de laboratoire faite maison.
Mais on m'a demandé à plusieurs reprises quelque chose de similaire, mais en plus simple et moins cher.
Dans cette revue, j'ai décidé de montrer une version alternative d'une simple alimentation régulée.
Entrez, j'espère que ce sera intéressant.
J’ai longtemps repoussé cette critique, je n’ai pas eu le temps, mais j’ai fini par m’y mettre.
Cette alimentation a des caractéristiques légèrement différentes de celles du .
La base de l'alimentation sera une carte convertisseur abaisseur DC-DC avec commande numérique.
Mais chaque chose a son heure, et il existe désormais quelques photographies standards.
Le foulard est arrivé dans une petite boîte, à peine plus grande qu’un paquet de cigarettes. 
À l'intérieur, dans deux sacs (à boutons et antistatique), se trouvait la véritable héroïne de cette revue, la carte convertisseur. 
La carte a une conception assez simple, une section de puissance et une petite carte avec un processeur (cette carte est similaire à la carte d'un autre convertisseur moins puissant), des boutons de commande et un indicateur. 
Caractéristiques de cette planche
Tension d'entrée - 6-32 Volts
Tension de sortie - 0-30 Volts
Courant de sortie - 0-8 ampères
Résolution minimale du réglage/affichage de la tension - 0,01 Volt
Discrétion minimale de l'installation/affichage actuel - 0,001 Ampère
Cette carte peut également mesurer la capacité transférée à la charge et à l'alimentation.
La fréquence de conversion spécifiée dans les instructions est de 150 KHz, selon la fiche technique du contrôleur - 300 KHz, mesurée - environ 270 KHz, ce qui est sensiblement plus proche du paramètre indiqué dans la fiche technique.
La carte principale contient des éléments de puissance, un contrôleur PWM, une diode de puissance et une inductance, des condensateurs de filtrage (470 µF x 50 Volts), un contrôleur d'alimentation logique et amplificateur opérationnel PWM, des amplificateurs opérationnels, un shunt de courant, ainsi qu'une entrée et une sortie. borniers. 
Il n'y a pratiquement rien à l'arrière, seulement quelques chenilles électriques. 
La carte supplémentaire contient un processeur, des puces logiques, un stabilisateur 3,3 Volts pour alimenter la carte, un indicateur et des boutons de commande.
Processeur -
Logique - 2 pièces
Stabilisateur de puissance - 
Il y a 2 amplificateurs opérationnels installés sur la carte d'alimentation (les mêmes amplificateurs opérationnels sont installés dans le ZXY60xx)
Contrôleur de puissance PWM de la carte adj elle-même 
Un microcircuit agit comme un contrôleur de puissance PWM. D'après la fiche technique, il s'agit d'un contrôleur PWM de 12 ampères, donc ici il ne fonctionne pas à pleine capacité, ce qui est une bonne nouvelle. Cependant, il convient de considérer qu'il est préférable de ne pas dépasser la tension d'entrée, car cela peut également être dangereux.
La description de la carte indique une tension d'entrée maximale de 32 Volts, la limite pour le contrôleur est de 35 Volts.
Les convertisseurs plus puissants utilisent un contrôleur à faible courant qui contrôle un puissant transistor à effet de champ ; ici, tout cela est réalisé par un puissant contrôleur PWM.
Je m'excuse pour les photos, je n'ai pas pu obtenir une bonne qualité. 
Les instructions que j'ai trouvées sur Internet décrivent comment accéder au mode service, où vous pouvez modifier certains paramètres. Pour accéder au mode service, vous devez mettre sous tension pendant que le bouton OK est enfoncé ; les chiffres 0 à 2 s'allumeront séquentiellement sur l'écran ; pour changer le réglage, vous devez relâcher le bouton pendant que le numéro correspondant est affiché.
0 - Permet l'alimentation automatique de la tension à la sortie lorsque l'alimentation est appliquée à la carte.
1 - Activez le mode avancé, affichant non seulement le courant et la tension, mais également la capacité transférée à la charge et la puissance de sortie.
2 - Sélection automatique des mesures affichées à l'écran ou manuellement.
Dans les instructions, il y a également un exemple de mémorisation des paramètres, car la carte peut définir la limite de réglage du courant et de la tension et dispose d'une mémoire de paramètres, mais je ne suis plus entré dans cette jungle.
Je n'ai pas non plus touché aux contacts du connecteur UART situés sur la carte, car même s'il y avait quelque chose là-bas, je n'ai toujours pas trouvé de programme pour cette carte.
CV.
Avantages.
1. Possibilités assez riches - réglage et mesure du courant et de la tension, mesure de la capacité et de la puissance, ainsi que présence d'un mode pour fournir automatiquement une tension à la sortie.
2. La plage de tension et de courant de sortie est suffisante pour la plupart des applications amateurs.
3. La finition n'est pas très bonne, mais sans défauts évidents.
4. Les composants sont installés avec une réserve, PWM à 12 Ampères à 8 déclarés, condensateurs à 50 Volts en entrée et sortie, à 32 Volts déclarés.
Inconvénients
1. L'écran est très gênant ; il ne peut afficher qu'un seul paramètre, par exemple -
0,000 - Courant
00h00 - Tension
P00.0 - Puissance
C00.0 - Capacité.
Dans le cas des deux derniers paramètres, la virgule est flottante.
2. Sur la base du premier point, les contrôles sont assez gênants ; un valcoder serait très utile.
Mon avis.
C'est une carte assez décente pour construire une alimentation régulée simple, mais il est préférable et plus facile d'utiliser une alimentation prête à l'emploi.
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