DC-DC модуль LM2596

Это импульсный DC-DC понижающий регулятор напряжения. Его особенность заключается в простоте и дешевизне. На базе модуля LM2596S можно создать простейший блок питания, или зарядное устройство.

Заявленный выходной ток — до 2А, (в некоторых источниках до 3-х). Но на практике при превышении тока свыше 1А модуль начинает ощутимо греться. Поэтому на токах свыше 1 А, рекомендую устанавливать на корпус микросхемы LM2596S радиатор охлаждения.

Сделать это можно при помощи термоклея который продается в различных магазинах радиоэлектроники. Этот клей китайский и не имеет никаких обозначений. Его много на Aliexpress, искать нужно по запросу «клей для радиаторов».

На самом модуле есть пара площадок для подключения напряжения (входного и выходного), подстроечник для регулировки выходного напряжения и светодиод.

Краткие технические характеристики модуля на LM2596:

• Входное напряжение: 4-35 В.
• Выходное напряжение (при питании от 35 В): 1.23-30 В.
• Выходной ток: 2 А.
• КПД: 92%.
• Пульсации: <30 мВ.
• Рабочая частота: 150 кГц.
• Габаритные размеры модуля: 43*21*14 мм

На практике было установлено что модуль отключается при перегреве. Однажды при длительной работе модуль само отключился. Я подумал что он, вышел из строя, но после остывания он заработал вновь. Это довольно полезная его функция. Мой модуль работает в моем самодельном лабораторном блоке питания и обеспечивает напряжение 5 В, для проверки зарядного тока мобильных телефонов и планшетов.

Понижающий преобразователь напряжения на MP1584 или отправляем LM2596 на дембель

Кто то может подумать: Старый конь борозды не испортит… А мы ответим: но и глубоко не вспашет.
Поэтому предлагаю вам обзор о понижающем преобразователе напряжения на основе микросхемы MP1584. Продавец позиционирует готовые платы как улучшенную альтернативу преобразователям на LM2596. В моем предыдущем обзоре о преобразователе на микросхеме LM2596 я столкнулся с диким несоответствием заявленным параметрам. Реальные значения меня не удовлетворили и в конце обзора я упомянул что заказал на пробу более продвинутые платы.

Итак, встречаем:

Доставка и внешний вид:
Учитывая копеечную стоимость заказа я не удивился тому, что обнаружил пакет с пупырками в своем почтовом ящике. Внутри было 2 платы запаянные в антистатический пакет. Что было вполне ожидаемо. Фломастером я позже сам подписал, что бы параметры заявленные не забыть.

Размеры платы 22х17мм, высота 4мм.
Контактные площадки под пайку. Отверстий для монтажа не предусмотрено.
Следов флюса нет, пайка приемлемая. Смотрел через лупу, дефектов не нашел, я сам так спаять к сожалению не в состоянии. Под микросхемой и дросселем отверстия с металлизацией для лучшего отвода тепла.

Сравнение с LM2596:
Разница в размерах приличная. Правда из за размеров платы эффективность рассеивания тепла ниже, но и КПД заявлено до 96%

Документация и схема:
Документацию в электронном виде можно посмотреть тут MP1584
Используется практически типовой диод Шоттки SS34 40В, 3А, который кстати на испытуемой плате держался молодцом.
Дроссель индуктивностью 8.2мкГн что согласно таблице 3 даташита указывает на лучшую эффективность работы преобразователя при выходном напряжении 3.3В и чуть хуже при 5В. Резистор R3 на плате 100кОм, согласно спецификации оптимально 1.8В выходное напряжение. В очередной раз убеждаюсь что все эти платы собирают из того что было под рукой, максимально удешевляют производство.

Схема типового включения:

Схема конкретной платы:

Обрыв подстроечного резистора выдаст на выходе максимальное напряжение на которое настроен делитель R1 R2. В данном случае до 20 Вольт. И это плохо.

Изначально думал что у купленной платы вместо электролитических конденсаторов на входе и выходе стоят керамические. Но на поверку оказалось что стоят электролиты 12-13 мкФ:

Так же вместо резистора R1 установлен подстроечный резистор для регулировки выходного напряжения. К слову очень ненадежный, тяжело выставлять точное напряжение. При малейшей механической нагрузке напряжение может «уплыть». Решается эта проблема несколькими вариантами: капелька лака для ногтей или краска типа эмали для фиксации контактных площадок подстроечного резистора

или замена «подстроечника» на постоянный резистор.
В частном случае можно поступить так — настроить подстроечный резистор на нужное напряжение, выпаять его и поставить эквивалентное постоянное сопротивление.

Интересный момент, управляя входом микросхемы 2(EN) с помощью логического уровня можно переводить микросхему в режим стоп-старт, т.е. можно извне управлять работой микросхемы и соответственно включать или обесточивать нагрузку.

Немаловажный факт, частота преобразования: Задается резистором подключенным к выводу 6 микросхемы и в типовом варианте имеет сопротивление 200кОм, но на плате установлен 100кОм. Формула задания частоты преобразования:

Просил на работе проверить частоту преобразования — сказали около 950 КГц. Обилие резисторов 104, унификация, что поделать. Частота соответствует установленному сопротивлению.

КПД:

Продавец заявляет КПД до 96% и опять обман. Максимальное КПД которое можно выжать не более 88% При чем оно максимально при питающем напряжении около 12 Вольт и диапазоне нагрузки 0.5-2 Ампера.

Испытания:
Для начала замер потребляемого тока на холостом ходу 0.22мА. Неплохо.

В качестве нагрузки применил 2 резистора 3.3 и 2.2 Ом. В виду сильного нагрева последние на время тестирования были помещены в емкость с водой.

На данный момент тепловизор недоступен, отдали в прокат на другой объект, поэтому замер температуры был произведен пирометром достаточно популярным.

Точность в пределах пары градусов.

Пробное включение производится без нагрузки для выставления нужного выходного напряжения, что бы избежать выхода из строя платы или нагрузки.

Даем нагрузку и оставляем в работе:

Через пару минут я услышал работу преобразователя. Ну как услышал — магнитола подключенная к тому же блоку питания начала шипеть, появились помехи. Контроль напряжения начал показывать периодические просадки выходного напряжения на 10-15% Сработала термозащита микросхемы и преобразователь периодически начал пропускать такты. Знатоки компьютеров используют термит «троттлинг»

Думая что большее входное напряжение должно облегчить работу преобразователя без перерыва подключил преобразователь к блоку питания 24 Вольт. Первое включение — щелчок и в микросхеме появилась дырка (позже начав изучать документацию я понял что КПД немного упало и я просто добил микросхему, которой и так было тяжело от перегрева).
Волшебного дыма не было. К чести преобразователя на выходе напряжение отсутствовало.

Что бы не спалить вторую и последнюю плату было решено использовать радиатор и установить его с помощью термогерметика на обратную сторону платы.
Термогерметик star 922 многим знаком. Я его использую для фиксации светодиодов. Не самый лучший конечно, но хоть что то.
Радиатор:

С обратной стороны что бы радиатор не замыкал контакты на плате сточил часть напильником. Для визуального восприятия закрасил маркером:

Вот так выглядит плата с радиатором (отпилен от большого что используется в блоках питания АТХ)

Замеры температуры были сведены в мини таблицу:
Для испытаний выбрал наиболее распространенные в цифровой логике напряжения 5В и 3.3В. Входное напряжение со стенда, с учетом падения на проводах 11,5-11,7Вольта. Резисторы обычные 5%. Ток округлил до десятых, поскольку заострил внимание на температуре: t1 — максимальная температура на плате со стороны деталей. t2 — максимальная температура с обратной стороны платы.

Каждый раз дав плате поработать около 10 минут производил замер температуры. Замер производился многократно по всей поверхности платы на расстоянии 1 см, учитывалось только максимальное значение. В 100% случаем самый горячий элемент на плате являлся микросхемой.

При нагрузке 2.2Ом при выходном напряжении 5В замеры без радиатора не проводились, поскольку на первом экземпляре преобразователя взорвалась микросхема.

Замечен факт повышения напряжения на выходе под нагрузкой при заданном 3.3В(без нагрузки) до 3.45В. При испытаниях на выходе 5В такого не наблюдалось.

К сожалению осциллограф не доступен и посмотреть сигнал на выходе нет возможности, но этот недостаток будет устранен в ближайшее время. Поскольку я таки задавил свою жабу и заказал кит осциллограф DSO062.

Рекомендации при использовании:
При токе нагрузки выше 1А желательно установить небольшой радиатор, можно в половину того что использовал я. Вполне достаточно. Фиксация подстроечного резистора лаком. При использовании совместно с приемником УКВ применить для фильтрации помех по питанию дополнительные керамические конденсаторы.

Выводы:
Плюсы:
Компактность. Если не «выдавливать» по максимуму из преобразователя, то вполне работоспособно. Достаточно высокий КПД и большой диапазон напряжений. Включением преобразователя можно управлять извне (необходима мелкая переделка платы — подпаять проводник). При выходе из строя микросхемы на выходе преобразователя входного напряжения не обнаружено (возможно это частный случай).
Минусы:
Не понравилась маркировка питания только с обратной стороны, Продавец плату перехвалил, она так же не выдерживает заявленных характеристик. Необходима незначительная доработка для эффективной работы. Кроме того имеются помехи в УКВ ФМ диапазоне (на магнитоле слышно шум и свист, особенно при граничных режимах работы). Подстроечный резистор оставляет желать лучшего, оптимально заменить на многооборотный или постоянный резистор (при необходимости одного фиксированного напряжения на выходе).
UPD: буду дальше выбирать преобразователи, какой посоветуете: KIS-3R33S, XM1584, MP2307 еще варианты, требования выход 5В и ток 3А без значительных переделок?

Ваши замечания по обзору будут своевременно устранены и помогут мне в дальнейшем.

Преобразователь Вверх-Вниз на LM2577 & LM2596

Наконец до меня добралось интересное электронное устройство, которое с радостью представляю на обзор.
Судя по описанию продавца — преобразователь весьма универсален и способен делать из 4 — 35В напряжение 1,25 — 25В при максимальном токе до 3А с регулируемым токоограничением 0 — 3А. Казалось-бы, вот оно счастье, да не тут-то было…

Прислали преобразователь в простом пакетике

Монтаж аккуратный, флюс почти отмыт, поверхность немного грязная.

Заявлено, цитирую

Input Voltage :4-35V
Output voltage: Continuously adjustable(1.25-25V unload adjust)
Output current: 3A Max(If more than 15W, please install the heat sink)
CC range :0-2A (adjustable)
Revolving light current: CC value * (1%-100%), default is 0.1 times
Minimum voltage difference: 2V
Output power: natural cooling 15W
Conversion efficiency: 80% (the higher the output voltage, the higher the efficiency)
Operating Temperature: Industrial (-40 degree to +85 degree) (ambient temperature more than 40degree, lower power use, or add heat sink)\
Full load temperature rise: 45 degree
Indicator: CC indicator is Red, charging indicator is Red, charging completed the indicator is Blue.
Output short circuit protection: Yes, constant current.
Connect method: Can solder on the PCB with wire directly
Input: IN+ input Positive is, IN- input negative
Output: OUT+ output is positive, OUT- output negative
Module Size: 50 x 37 x 13mm

Подключение только пайкой.
Под греющимися микросхемами сделано множество переходов для улучшения теплоотвода на обратную сторону платы — это заметно улучшает переход тепла на обратную сторону и позволяет использовать там охлаждающий радиатор.

Устройство представляет собой 2 независимых последовательно включенных преобразователя напряжения.
1 ступень преобразования на базе LM2577S-ADJ — входное напряжение 4-27В повышается до 27В. Если на входе напряжение превысит 27В, напряжение проходит на 2 ступень без преобразования вплоть до максимальных 35В.
2 ступень преобразования на базе LM2596S-ADJ — напряжение 27В понижается до требуемого. Тут-же происходит регулируемое ограничение выходного тока.
Такой принцип прост в реализации, но за счёт двойного преобразования, устройство будет иметь заведомо низкий КПД.

По умолчанию, преобразователь был настроен на 4,2В 1А — явно для зарядки Li-Ion аккумуляторов.
Резистор SW1 задаёт выходное напряжение 1,25-25В
Резистор SW2 задаёт порог индикации светодиода процесса зарядки
Резистор SW3 задаёт ограничение выходного тока 0,02А — 2,9А

Уставка тока очень сильно зависит от температуры платы. В этом нет ничего удивительного, учитывая конструкцию шунта в виде печатной дорожки. Например, при начальной уставке тока 1,50А после хорошего прогрева платы остается всего 1,35А 🙁

Первичную проверку проводил при входных напряжениях 5В и 12,5В
Заявленные 15Вт без охлаждения не выдаёт — мгновенно перегревается. Мало того, перегревается даже на мощности 10Вт.

При входном напряжении 12,5В без перегрева преобразователь может выдать всего 5V 1A 5Вт КПД=58% T=73°С, и 12V 0,5A 6Вт КПД=67% Т=71°С, что очень грустно.
При входном напряжении 5В, ситуация ещё хуже 5V 0,8A 4Вт КПД=49% T=79°С и 12V 0,4A 4,8Вт КПД=54% Т=80°С
Во всех случаях, перегревался повышающий преобразователь. С такими характеристиками устройство является практически бесполезным и тестирование как есть было прекращено.
Чтобы устройство не выкидывать, пришлось его хоть как-то доделать на отдачу заявленных 15Вт.

Реальная схема преобразователя

Измеренная частота работы повышающего преобразователя около 50кГц
Измеренная частота работы понижающего преобразователя нестабильна и изменяется в зависимости от нагрузки от 40кГц до 160кГц вместо заявленных стабильных 150кГц. Такая работа характерна для китайских LM2596

Явные ошибки производителя:
1. Слишком малая величина индуктивности и габарита дросселя L2 (33мкГн / 2,5А) — он входит в насыщение и перегревается даже при небольшой нагрузке.
LM2577S-ADJ реально работает на частоте 50кГц, по расчёту её дроссель должен иметь индуктивность не менее 120мкГн / 3A и размер гораздо больше.
2. Перегрузка сглаживающего конденсатора 1 ступени 100мкФ/35В — его ESR аж 0,6Ом. Он должен быть не менее 220мкФ/35V с низким ESR.
3..Перегрузка диода D3 (SS34). Для выходного тока 3А он должен быть на ток не менее 4А.
4. Зелёный светодиод окончания зарядки работает некорректно — подсвечивается в любом режиме работы. Это связано с ошибочной установкой зелёного светодиода вместо синего с большим падением напряжения.
5. При установке выходного напряжения менее 1,8В, токоограничение нормально не работает и в случае КЗ очень быстро перегружается по току и выходит из строя диод D3.
6. Какая-то левая микросхема LM2596

Не буду долго утомлять Вас своими длительными экспериментами с подбором элементов, покажу только что сделал и что вышло в итоге.
1. Дроссель повышающей ступени намотал на T90-26 42 витка проводом 0,9мм получил 120мкГн 4A. Дроссель оказался с запасом, хватило-бы T80-26
2. Накопительный конденсатор повышающей ступени заменил на 470мкФ/35В — также с запасом.

3. Выходное напряжение повышающей ступени уменьшил до 23В для снижения нагрузки на дроссель понижающей ступени при выходном напряжении 12-15В. Для этого просто добавил резистор 47кОм параллельно резистору R7 (10кОм)

При этом максимальное выходное напряжение естественно уменьшилось до 22В, но мне больше и не надо.
4. Заменил диод с обозначением R5 на диодную сборку (два последовательных диода), чтобы он постоянно не подсвечивался. Как альтернатива — можно заменить зелёный светодиод синим.

5. Добавил резистор 200 Ом последовательно с подстроечником уставки выходного напряжения, чтобы им нельзя было настроить выходное напряжение менее 1,8В. Поставить резистор в SMD корпусе оказалось невозможно, поэтому запаял обычный выводной резистор, а дорожку просто порезал.


6. Установил компенсационный конденсатор 4,7нФ в цепи ОС по напряжению — это улучшило стабильность работы понижающего преобразователя. Подходит ёмкость 1-4,7нФ.
7. Приклеил на теплопроводный скотч радиатор от старого процессора для более эффективного охлаждения силовых элементов. Радиатор также немного уменьшил снижение тока уставки с прогревом платы.

Схема после переделки

Проверка при входном напряжении 12,5В
При выходном напряжении до 7В, максимальный выходной ток не должен превышать 2,5A, чтобы не спалить диод и дроссель 2 ступени. При напряжении более 7В, выходной ток ограничен тепловой мощностью рассеяния платы (около 8Вт с радиатором).
Максимальная выходная мощность реально увеличилась в разы (до 30Вт), сам не ожидал такого результата 🙂

Проверка при входном напряжении 5В
Результат гораздо скромнее, но всяко лучше, чем был до переделки.

Во время проверки, ни один элемент не нагрелся свыше 80°С, что допустимо для длительной работы.

Ради интереса покажу странную работу понижающего преобразователя (на диоде D3) при различных выходных напряжениях







При этом повышающий преобразователь работает стабильно и предсказуемо

Максимальная амплитуда пульсаций на выходе при максимальном выходном токе 2,5A — 200мВ.

Вывод: данный преобразователь не рекомендую к приобретению — слишком много надо переделывать для его более-менее нормальной работы.
Связываться с китайскими LM2596 больше не стану.

DC-DC Понижающий преобразователь напряжения на LM2596

Всем доброго утра/вечера/дня (нужное подчеркнуть. 🙂 )
Решил разродится опять мини обзором-отзывом. Надеюсь тапки лететь будут не в лицо 🙂

Предыстория так сказать

Уже какое то время активный читатель и не очень долго писатель на MySKU 🙂
И в очередной раз рассекая волны полезной и интересной инфы в океане Муськи наткнулся (прям грудиной) на познавательные обзоры от ув. Kirich и Ksiman на некий step-down преобразователь на микросхеме LM2596.
И вот что то стукнуло меня в голову желание пощупать их так сказать собственно-лапно.
Ради интереса посмотрел по оффлайн магазинам всякой радио-электронной шняги и ожидаемо нарвался на облом. Правда в одном продаван предложил привести на заказ так сказать

спешали фо ю

примерно по $2,5 (если перевести с нашей валюты на вечнозеленые)

После вполне демократичных цен в указанных выше обзорах данное предложение вызывало эффект серпом по… кхм так о чем я там? Ах да… плюнув презрительно в сторону обдирально-грабительских цен я поскакал бодро искать что нибудь по адекватной цене и желательно с фри шиппингом в мою сторону.
После быстрого поиска был найден устраивающий меня вариант и сразу же был оплачен.

Собственно на этом заканчивается предисловие и начинается сама история.

Упаковка

Прибыла вся эта красота в стандартном пакетике

Обмотанная вспененным полиэтиленом

Сама платка из себя ничего особого не представляет

Микросхема

По плате претензий нет. Чистенькая и аккуратная. на обратной стороне ровным счетом ничего, так что все стандартно.

Хочу уточнить сразу тут НЕ БУДЕТ схем, даташитов, и прочей технической информации.
Все перечисленное указали уже ув. Kirich и Ksiman и я честно сомневаюсь в своих способностях хоть как то дополнить сказанное и описанное ими.
Вот тут есть более подробно ТЫК и ТЫК

Именно поэтому в начале указанно что это именно обзор-отзыв. 🙂

Линейные размеры
43мм х 21мм х 13мм (Длина х Ширина х Высота)
(Извините спичечный коробок для наглядного сравнения не нашел.)

Ну и собственно как это будет использоваться.

Стоит прочесть

Сразу уточню один очень важный момент для полного понятия ситуации. У нас есть зимние ограничения электроэнергии для населения и стоит отталкиваться от этого.

Остался у меня как то после легкого ремонта ИБП вот такой вот зверек ( Безвозмездна то есть даром )

на 9к махов (9 A/h)

Использовать его вроде как и не куда ибо он уже не первой свежести но и просто так лежащий он травмирует душу, ну и собственно пришла в голову идея использовать его как повербанк.

Да да… вы не ослыш… ммм не обчитались 🙂 Прикрутить к нему старенький стрелочный вольтметр коих есть у меня (остались в наследство от CCCP) и вперед и с песней.

Корпус для стабилизатора пожертвовал нам недо-USB2.0 недо-хаб.

Страна в тему 🙂

Для проверки запитан от ИПТ.

Ну и вот так это будет выглядеть в готовом виде… ну по крайней мере так задумывалось 🙂 только добавится вольтметр для контроля напряжения на аккумуляторе.

Ну и все на этом наверное.
Надеюсь кому нибудь данный обзор-отзыв окажется полезен.

P.S.
Прошу пардону за качество снимков. Переснимал не один раз — выходит все равно такая… странная картина, видать жесткий приступ пояснице-рукия. 🙁