LM2596 е превключващ регулируем DC регулатор на напрежение. Има висока ефективност. Той се нагрява по-малко в сравнение с модулите на линейни стабилизатори. Захранването може да се използва в широка гама от устройства. Безспорните предимства включват работа в забележим диапазон на входното напрежение. Заедно с висока ефективност, това дава добри резултати при последователно свързване на DC-DC LM2596 с химически източници на ток, слънчеви панели или вятърни генератори.
Добавяйки трансформатор, токоизправител и филтър към преобразувателя DC-DC LM2596, получаваме захранване. На входа на стабилизатора напрежението трябва да бъде поне с 1,5 V по-високо от изходното напрежение, ако консумацията на енергия от DC-DC LM2596 е повече от десет W, трябва да се използват охлаждащи средства.
Осигурени са монтажни отвори за винтове. Няма клеми, проводниците ще трябва да бъдат запоени. Под чипа има отвори с метализация за допълнително отвеждане на топлината към задната страна на платката.
Спецификации на конвертора LM2596
- Ефективност на преобразуване (COP): до 92%
- Честота на превключване: 150 kHz
- Работна температура: -40 до + 85 °C
- Ефект от промяна на входното напрежение върху изходното ниво: ±0,5%
- Поддържа зададеното напрежение с точност: ± 2,5%
- Входен волтаж: 3-40 V
- Изходно напрежение: 1,5-35V (регулируем)
- Изходен ток: номинален до 1A, от 1 до 2A отоплението се увеличава забележимо, максимум 3A (необходим е допълнителен радиатор)
- Размер: 45x20x14 mm
Принципна диаграма на преобразувателя LM2596
В някои модули защитният диод D1 е свързан обратно паралелно на входа, но в този случай не забравяйте да свържете предпазител на входа, който ще изгори, ако полярността е обърната; този диод също предпазва от пренапрежения на напрежението изхода.
Има опции с директно свързване на диод D1 (SS34, SS54) на входа, обикновено това са диоди на Шотки, които имат две положителни качества: много нисък спад на напрежението (0,2-0,4 волта) на кръстовището и много висока скорост; . 
Но евтините модули, базирани на LM2596, нямат защитен диод, от една страна, това е минус, тъй като можете случайно да убиете преобразувателя, като обърнете полярността на входа, а от друга страна, това е плюс, защото; известно напрежение ще падне върху диода и ще се нагрее при високи токове.
Преобразувателят е свързан много просто, към контактите на модула +IN, –IN (съответно плюс и минус) се подава нестабилизирано напрежение, а изходното напрежение се отстранява от контактите на платката +OUT, -OUT.
На обратната страна има стрелка, която показва в каква посока върви трансформацията. 
Фото галерия
Днес са налични готови модули за превключване на стабилизатор на напрежението, базирани на чипа LM2596.
Декларират се доста високи параметри, а цената на готовия модул е по-малка от цената на частите, включени в него. Малкият размер на дъската е привлекателен.
Реших да купя няколко и да ги тествам. Надявам се, че моят опит ще бъде полезен на по-малко опитни радиолюбители.
Купих модули от ebay, както на снимката по-горе. Въпреки че уебсайтът показа 50V твърди кондензатори, търгът оправда името си. Кондензаторите са обикновени, като половината от модулите са с кондензатори за напрежение 16V.
...едва ли може да се нарече стабилизатор...
Може би си мислите, че е достатъчно да вземете трансформатор, диоден мост, да свържете модул към тях и имаме стабилизатор с изходно напрежение 3...30 V и ток до 2 A (краткотраен до 3 A).Точно това направих. Без натоварване всичко беше наред. Трансформатор с две намотки от 18 V и обещан ток до 1,5 A (жицата очевидно беше твърде тънка на око и така се оказа).
Трябваше ми стабилизатор +-18 V и зададох необходимото напрежение.
При натоварване от 12 ома токът е 1,5 A, ето формата на вълната, 5 V/клетка вертикално.
Едва ли може да се нарече стабилизатор.
Причината е проста и ясна: кондензаторът на платката е 200 uF, той служи само за нормалната работа на DC-DC преобразувателя. При подаване на напрежение на входа от лабораторно захранване всичко беше наред. Решението е очевидно: трябва да захранвате стабилизатора от източник с ниски пулсации, т.е. добавете капацитет след моста.
Ето напрежението с товар от 1,5 A на входа на модула без допълнителен кондензатор.
С допълнителен кондензатор от 4700 uF на входа, изходната пулсация рязко намаля, но при 1,5 A все още беше забележима. При намаляване на изходното напрежение до 16V, идеалната права линия (2V/клетка).
Спадът на напрежението в DC-DC модула трябва да бъде поне 2...2,5 V.
Сега можете да наблюдавате вълните на изхода на импулсния преобразувател.
Виждат се малки пулсации с честота 100 Hz, модулирани с честота няколко десетки kHz. Листът с данни на 2596 препоръчва допълнителен LC филтър на изхода. Това ще направим. Като сърцевина използвах цилиндрична сърцевина от дефектно компютърно захранване и навих намотката на два слоя с 0,8 mm тел.
Таблото показва в червено мястото за инсталиране на джъмпер - общият проводник на два канала показва мястото за запояване на общия проводник, ако не използвате клеми.
Да видим какво стана с HF пулсациите.
Вече ги няма. Останаха малки пулсации с честота 100 Hz.
Не е идеален, но не е и лош.
Отбелязвам, че с увеличаване на изходното напрежение индукторът в модула започва да трака и RF смущенията на изхода рязко се увеличават, веднага щом напрежението леко се намали (всичко това с товар от 12 ома), смущенията и шумът са напълно; изчезва.
За монтиране на модула използвах домашни „стойки“, изработени от консервирана тел с диаметър 1 mm.
Това гарантира удобен монтаж и охлаждане на модулите. Стълбовете могат да станат много горещи при запояване и няма да се движат като обикновени щифтове. Същият дизайн е удобен, ако трябва да запоите външни проводници към платката - добра твърдост и контакт.
Платката улеснява смяната на DC-DC модула, ако е необходимо.
Общ изглед на платката с дросели от половинки от някаква феритна сърцевина (индуктивността не е критична).
Окончателна електрическа схема:
Схемата е проста и очевидна.При дългосрочно натоварване от 1 A ток, частите се нагряват значително: диодният мост, микросхемата, дроселът на модула, най-вече дроселът (допълнителните дросели са студени). Загряването на допир е 50 градуса.
При работа от лабораторно захранване, нагряването при токове от 1,5 и 2 A е поносимо за няколко минути. За дългосрочна работа с големи токове е желателно радиатор към по-голям чип и индуктор.
Въпреки малките размери на DC-DC модула, общите размери на платката бяха сравними с аналоговата стабилизираща платка.
Изводи:
1. Необходим е трансформатор с вторична намотка с голям ток или с резерв на напрежение, в този случай токът на натоварване може да надвишава тока на намотката на трансформатора.2. При токове от порядъка на 2 A или повече е желателно малък радиатор към диодния мост и микросхемата 2596.
3. Желателно е кондензаторът да е с голям капацитет, това има благоприятен ефект върху работата на стабилизатора. Дори голям и висококачествен контейнер се нагрява малко, затова е желателно ниско ESR.
4. За потискане на пулсациите с честотата на преобразуване е необходим LC филтър на изхода.
5. Този стабилизатор има ясно предимство пред конвенционалния компенсационен, тъй като може да работи в широк диапазон от изходни напрежения; при ниски напрежения е възможно да се получи изходен ток, по-голям от този, който трансформаторът може да осигури.
6. Модулите ви позволяват да направите захранване с добри параметри просто и бързо, заобикаляйки капаните на изработката на платки за импулсни устройства, тоест те са добри за начинаещи радиолюбители.
LM2596 намалява входното напрежение (до 40 V) - изходът е регулиран, токът е 3 A. Идеален за светодиоди в кола. Много евтини модули - около 40 рубли в Китай.
Texas Instruments произвежда висококачествени, надеждни, достъпни и евтини, лесни за използване DC-DC контролери LM2596. Китайските фабрики произвеждат ултра-евтини импулсни понижаващи преобразуватели въз основа на него: цената на модул за LM2596 е приблизително 35 рубли (включително доставка). Съветвам ви да закупите партида от 10 броя наведнъж - винаги ще има полза от тях, а цената ще падне до 32 рубли и по-малко от 30 рубли при поръчка на 50 броя. Прочетете повече за изчисляването на схемата на микросхемата, регулирането на тока и напрежението, нейното приложение и някои от недостатъците на преобразувателя.
Типичният метод на използване е стабилизиран източник на напрежение. Лесно е да се направи импулсно захранване на базата на този стабилизатор; аз го използвам като просто и надеждно лабораторно захранване, което може да издържи на късо съединение. Те са привлекателни поради постоянното качество (изглежда, че всички са произведени в една и съща фабрика - и е трудно да се направят грешки в пет части) и пълното съответствие с листа с данни и декларираните характеристики.
Друго приложение е стабилизатор на импулсен ток за захранване за мощни светодиоди. Модулът на този чип ще ви позволи да свържете 10-ватова автомобилна LED матрица, като допълнително осигурява защита от късо съединение.
Силно препоръчвам да закупите дузина от тях - определено ще ви бъдат полезни. Те са уникални по свой собствен начин - входното напрежение е до 40 волта и са необходими само 5 външни компонента. Това е удобно - можете да увеличите напрежението на интелигентната домашна захранваща шина до 36 волта, като намалите напречното сечение на кабелите. Инсталираме такъв модул в точките на потребление и го конфигурираме на необходимите 12, 9, 5 волта или според нуждите.
Нека ги разгледаме по-отблизо.
Характеристики на чипа:
- Входно напрежение - от 2,4 до 40 волта (до 60 волта във версия HV)
- Изходно напрежение - фиксирано или регулируемо (от 1,2 до 37 волта)
- Изходен ток - до 3 ампера (при добро охлаждане - до 4.5A)
- Честота на преобразуване - 150 kHz
- Корпус - TO220-5 (монтаж през отвор) или D2PAK-5 (повърхностен монтаж)
- Ефективност - 70-75% при ниско напрежение, до 95% при високо напрежение
- Стабилизиран източник на напрежение
- Конверторна схема
- Лист с данни
- USB зарядно базирано на LM2596
- Стабилизатор на ток
- Използвайте в домашни устройства
- Регулиране на изходния ток и напрежение
- Подобрени аналози на LM2596
История - линейни стабилизатори
Като начало ще обясня защо стандартните линейни преобразуватели на напрежение като LM78XX (например 7805) или LM317 са лоши. Ето неговата опростена диаграма.
Основният елемент на такъв преобразувател е мощен биполярен транзистор, включен в „оригиналния“ си смисъл - като контролиран резистор. Този транзистор е част от двойка Дарлингтън (за увеличаване на коефициента на пренос на ток и намаляване на мощността, необходима за работа на веригата). Базовият ток се задава от операционния усилвател, който усилва разликата между изходното напрежение и зададеното от ION (източник на референтно напрежение), т.е. той е свързан според класическата схема на усилвател на грешки.
По този начин преобразувателят просто включва резистора последователно с товара и контролира съпротивлението му, така че, например, точно 5 волта да бъдат изгасени през товара. Лесно е да се изчисли, че когато напрежението намалее от 12 волта на 5 (много често срещан случай на използване на чипа 7805), входните 12 волта се разпределят между стабилизатора и товара в съотношение „7 волта на стабилизатора + 5 волта на товара." При ток от половин ампер при натоварване се отделят 2,5 вата, а при 7805 - цели 3,5 вата.
Оказва се, че „допълнителните“ 7 волта просто се гасят на стабилизатора, превръщайки се в топлина. Първо, това създава проблеми с охлаждането и второ, отнема много енергия от източника на енергия. Когато се захранва от контакт, това не е много страшно (въпреки че все още причинява вреда на околната среда), но когато се захранва от батерия или акумулаторна батерия, това не може да бъде пренебрегнато.
Друг проблем е, че по принцип е невъзможно да се направи усилващ преобразувател с този метод. Често възниква такава необходимост и опитите за решаване на този проблем преди двадесет или тридесет години са невероятни - колко сложен беше синтезът и изчисляването на такива схеми. Една от най-простите вериги от този вид е двутактен преобразувател 5V->15V.
Трябва да се признае, че той осигурява галванична изолация, но не използва ефективно трансформатора - във всеки момент се използва само половината от първичната намотка.
Нека забравим това като лош сън и да преминем към модерните схеми.
Източник на напрежение
Схема
Микросхемата е удобна за използване като понижаващ преобразувател: вътре е разположен мощен биполярен ключ, остава само да добавите останалите компоненти на регулатора - бърз диод, индуктивност и изходен кондензатор, също е възможно да инсталирайте входен кондензатор - само 5 части.
Версията LM2596ADJ също ще изисква схема за настройка на изходното напрежение, това са два резистора или един променлив резистор.
Схема на понижаващ преобразувател на напрежение, базирана на LM2596:
Цялата схема заедно:
Тук можете изтеглете листа с данни за LM2596.
Принцип на работа: мощен превключвател вътре в устройството, управляван от PWM сигнал, изпраща импулси на напрежение към индуктивността. В точка A, x% от времето има пълно напрежение и (1-x)% от времето напрежението е нула. LC филтърът изглажда тези колебания, като подчертава постоянен компонент, равен на x * захранващото напрежение. Диодът завършва веригата, когато транзисторът е изключен.
Подробна длъжностна характеристика
Индуктивността се противопоставя на промяната в тока през нея. Когато се появи напрежение в точка А, индукторът създава голямо отрицателно напрежение на самоиндукция и напрежението върху товара става равно на разликата между захранващото напрежение и напрежението на самоиндукция. Токът на индуктивност и напрежението на товара постепенно се увеличават.
След като напрежението изчезне в точка А, индукторът се стреми да поддържа предишния ток, протичащ от товара и кондензатора, и го късо през диода към маса - постепенно пада. По този начин напрежението на товара винаги е по-малко от входното напрежение и зависи от работния цикъл на импулсите.
Изходно напрежение
Модулът се предлага в четири версии: с напрежение 3.3V (индекс –3.3), 5V (индекс –5.0), 12V (индекс –12) и регулируема версия LM2596ADJ. Има смисъл да използвате персонализираната версия навсякъде, тъй като тя е налична в големи количества в складовете на електронните компании и едва ли ще срещнете недостиг от нея - и изисква само допълнителни две стотинки резистора. И разбира се, версията с 5 волта също е популярна.
Количеството на склад е в последната колона.
Можете да зададете изходното напрежение под формата на DIP превключвател, добър пример за това е даден тук, или под формата на въртящ се превключвател. И в двата случая ще ви трябва батерия от прецизни резистори - но можете да регулирате напрежението без волтметър.
Кадър
Има два варианта на корпуса: корпус за планарно монтиране TO-263 (модел LM2596S) и корпус за проходен отвор TO-220 (модел LM2596T). Предпочитам да използвам планарната версия на LM2596S, тъй като в този случай радиаторът е самата платка и няма нужда да купувате допълнителен външен радиатор. Освен това механичната му устойчивост е много по-висока, за разлика от TO-220, която трябва да се завинти към нещо, дори към дъска - но тогава е по-лесно да се монтира планарната версия. Препоръчвам да използвате чипа LM2596T-ADJ в захранванията, тъй като е по-лесно да премахнете голямо количество топлина от корпуса му.
Изглаждане на пулсациите на входното напрежение
Може да се използва като ефективен "интелигентен" стабилизатор след коригиране на тока. Тъй като микросхемата директно следи изходното напрежение, колебанията във входното напрежение ще доведат до обратно пропорционална промяна в коефициента на преобразуване на микросхемата и изходното напрежение ще остане нормално.
От това следва, че когато се използва LM2596 като понижаващ преобразувател след трансформатор и токоизправител, входният кондензатор (т.е. този, който се намира непосредствено след диодния мост) може да има малък капацитет (около 50-100 μF).
Изходен кондензатор
Поради високата честота на преобразуване, изходният кондензатор също не трябва да има голям капацитет. Дори мощен потребител няма да има време да намали значително този кондензатор в един цикъл. Нека направим изчислението: вземете кондензатор от 100 µF, изходно напрежение 5 V и товар, консумиращ 3 ампера. Пълен заряд на кондензатора q = C*U = 100e-6 µF * 5 V = 500e-6 µC.
В един цикъл на преобразуване товарът ще отнеме dq = I*t = 3 A * 6,7 μs = 20 μC от кондензатора (това е само 4% от общия заряд на кондензатора) и веднага ще започне нов цикъл и преобразувателят ще постави нова порция енергия в кондензатора.
Най-важното е да не използвате танталови кондензатори като входни и изходни кондензатори. Те пишат точно в листовете с данни - „не използвайте в силови вериги“, защото те много лошо понасят дори краткотрайни пренапрежения и не харесват високи импулсни токове. Използвайте обикновени алуминиеви електролитни кондензатори.
Ефективност, ефективност и топлинни загуби
Ефективността не е толкова висока, тъй като биполярен транзистор се използва като мощен превключвател - и има ненулев спад на напрежението, около 1,2 V. Оттук и спадът на ефективността при ниски напрежения.
Както можете да видите, максимална ефективност се постига, когато разликата между входното и изходното напрежение е около 12 волта. Тоест, ако трябва да намалите напрежението с 12 волта, минимално количество енергия ще премине в топлина.
Какво е ефективност на конвертора? Това е стойност, която характеризира текущите загуби - поради генериране на топлина при напълно отворен мощен ключ съгласно закона на Джаул-Ленц и на подобни загуби по време на преходни процеси - когато ключът е, да речем, само наполовина отворен. Ефектите и на двата механизма могат да бъдат сравними по големина, така че не трябва да забравяме и двата пътя на загуба. Малко количество енергия се използва и за захранване на „мозъците“ на самия преобразувател.
В идеалния случай при преобразуване на напрежение от U1 в U2 и изходен ток I2, изходната мощност е равна на P2 = U2*I2, входната мощност е равна на него (идеален случай). Това означава, че входният ток ще бъде I1 = U2/U1*I2.
В нашия случай преобразуването има ефективност под единица, така че част от енергията ще остане вътре в устройството. Например, с ефективност η, изходната мощност ще бъде P_out = η*P_in, а загубите P_loss = P_in-P_out = P_in*(1-η) = P_out*(1-η)/η. Разбира се, преобразувателят ще трябва да увеличи входния ток, за да поддържа зададения изходен ток и напрежение.
Можем да приемем, че при преобразуване на 12V -> 5V и изходен ток от 1A, загубите в микросхемата ще бъдат 1,3 вата, а входният ток ще бъде 0,52A. Във всеки случай това е по-добре от всеки линеен преобразувател, който ще даде поне 7 вата загуби и ще консумира 1 ампер от входната мрежа (включително за тази безполезна задача) - два пъти повече.
Между другото, микросхемата LM2577 има три пъти по-ниска работна честота и нейната ефективност е малко по-висока, тъй като има по-малко загуби при преходни процеси. Въпреки това, той се нуждае от три пъти по-високи рейтинги на индуктора и изходния кондензатор, което означава допълнителни пари и размер на платката.
Увеличаване на изходния ток
Въпреки вече доста големия изходен ток на микросхемата, понякога е необходим още по-голям ток. Как да излезем от тази ситуация?
- Няколко конвертора могат да бъдат паралелизирани. Разбира се, те трябва да бъдат настроени на абсолютно същото изходно напрежение. В този случай не можете да използвате обикновени SMD резистори във веригата за настройка на напрежението за обратна връзка, трябва да използвате или резистори с точност от 1%, или ръчно да зададете напрежението с променлив резистор.
USB зарядно за LM2596
Можете да направите много удобно USB зарядно за пътуване. За да направите това, трябва да настроите регулатора на напрежение от 5V, да му осигурите USB порт и да осигурите захранване на зарядното устройство. Използвам радиомодел литиево-полимерна батерия, закупена в Китай, която осигурява 5 ампер часа при 11,1 волта. Това е много - достатъчно за 8 пътизареждайте обикновен смартфон (без да се взема предвид ефективността). Като се вземе предвид ефективността, тя ще бъде поне 6 пъти.
Не забравяйте да свържете накъсо D+ и D- щифтовете на USB гнездото, за да кажете на телефона, че е свързан към зарядното устройство и прехвърленият ток е неограничен. Без това събитие телефонът ще мисли, че е свързан с компютъра и ще се зарежда с ток от 500 mA - много дълго време. Освен това такъв ток може дори да не компенсира текущото потребление на телефона и батерията изобщо няма да се зареди.
Можете също така да осигурите отделен 12V вход от автомобилен акумулатор с конектор за запалка - и да превключвате източниците с някакъв ключ. Съветвам ви да инсталирате светодиод, който ще сигнализира, че устройството е включено, за да не забравите да изключите батерията след пълно зареждане - в противен случай загубите в преобразувателя ще изтощят напълно резервната батерия след няколко дни.
Този тип батерия не е много подходяща, защото е предназначена за големи токове - можете да опитате да намерите батерия с по-нисък ток и тя ще бъде по-малка и по-лека.
Стабилизатор на ток
Регулиране на изходния ток
Предлага се само с версия с регулируемо изходно напрежение (LM2596ADJ). Между другото, китайците също правят тази версия на платката, с регулиране на напрежение, ток и всякакви индикации - готов модул за стабилизатор на ток на LM2596 със защита от късо съединение може да се купи под името xw026fr4.
Ако не искате да използвате готов модул и искате сами да направите тази схема, няма нищо сложно, с едно изключение: микросхемата няма възможност да контролира тока, но можете да я добавите. Ще обясня как се прави това и ще изясня трудните точки по пътя.
Приложение
Стабилизатор на ток е нещо, необходимо за захранване на мощни светодиоди (между другото - моят проект за микроконтролер високомощни LED драйвери), лазерни диоди, галванопластика, зареждане на батерии. Както при стабилизаторите на напрежението, има два вида такива устройства - линейни и импулсни.
Класическият линеен токов стабилизатор е LM317 и е доста добър в своя клас - но максималният му ток е 1.5A, което не е достатъчно за много мощни светодиоди. Дори ако захранвате този стабилизатор с външен транзистор, загубите върху него са просто неприемливи. Целият свят вдига шум за консумацията на енергия на стендбай крушките, но тук LM317 работи с ефективност от 30% Това не е нашият метод.
Но нашата микросхема е удобен драйвер за преобразувател на импулсно напрежение, който има много режими на работа. Загубите са минимални, тъй като не се използват линейни режими на работа на транзисторите, а само ключови.
Първоначално е предназначен за вериги за стабилизиране на напрежението, но няколко елемента го превръщат в стабилизатор на ток. Факт е, че микросхемата разчита изцяло на сигнала „Обратна връзка“ като обратна връзка, но какво да я захранваме зависи от нас.
В стандартната превключваща верига напрежението се подава към този крак от резистивен делител на изходното напрежение. 1.2V е баланс; ако обратната връзка е по-малко, драйверът увеличава работния цикъл на импулсите; ако е повече, той го намалява. Но можете да подадете напрежение към този вход от токов шунт!
Шунт
Например, при ток от 3А трябва да вземете шунт с номинална стойност не повече от 0,1 Ohm. При такова съпротивление този ток ще освободи около 1 W, така че това е много. По-добре е да свържете три такива шунтове паралелно, като получите съпротивление от 0,033 Ohm, спад на напрежението от 0,1 V и отделяне на топлина от 0,3 W.
Входът за обратна връзка обаче изисква напрежение от 1,2 V - а ние имаме само 0,1 V. Неразумно е да се инсталира по-високо съпротивление (топлината ще се отдели 150 пъти повече), така че остава само да се увеличи по някакъв начин това напрежение. Това става с помощта на операционен усилвател.
Неинвертиращ операционен усилвател
Класическа схема, какво може да бъде по-просто?
Ние се обединяваме
Сега комбинираме конвенционална схема на преобразувател на напрежение и усилвател, използвайки операционен усилвател LM358, към входа на който свързваме токов шунт.
Мощен резистор от 0,033 ома е шунт. Може да се направи от три резистора 0,1 Ohm, свързани паралелно, и за да увеличите допустимото разсейване на мощността, използвайте SMD резистори в пакет 1206, поставете ги на малка междина (не близо един до друг) и се опитайте да оставите колкото се може повече меден слой около резистори и по възможност под тях. Малък кондензатор е свързан към изхода за обратна връзка, за да се елиминира евентуален преход към режим на осцилатор.
Регулираме както ток, така и напрежение
Нека свържем двата сигнала към входа за обратна връзка - и ток, и напрежение. За да комбинираме тези сигнали, ще използваме обичайната електрическа схема "И" на диоди. Ако токовият сигнал е по-висок от сигнала за напрежение, той ще доминира и обратно.
Няколко думи за приложимостта на схемата
Не можете да регулирате изходното напрежение. Въпреки че е невъзможно да се регулират едновременно изходният ток и напрежението - те са пропорционални един на друг, с коефициент на "съпротивление на натоварване". И ако захранването изпълнява сценарий като „постоянно изходно напрежение, но когато токът надвиши, започваме да намаляваме напрежението“, т.е. CC/CV вече е зарядно устройство.
Максималното захранващо напрежение за веригата е 30V, тъй като това е ограничението за LM358. Можете да разширите това ограничение до 40 V (или 60 V с версията LM2596-HV), ако захранвате операционния усилвател от ценеров диод.
В последния вариант е необходимо да се използва диоден възел като сумиращи диоди, тъй като и двата диода в него са направени в рамките на един и същ технологичен процес и върху една и съща силиконова пластина. Разпространението на техните параметри ще бъде много по-малко от разпръскването на параметрите на отделните дискретни диоди - благодарение на това ще получим висока точност на проследяване на стойностите.
Също така трябва внимателно да се уверите, че веригата на операционния усилвател няма да се възбуди и да премине в лазерен режим. За да направите това, опитайте се да намалите дължината на всички проводници и особено на пистата, свързана към щифт 2 на LM2596. Не поставяйте операционния усилвател близо до тази писта, но поставете диода SS36 и филтърния кондензатор по-близо до тялото на LM2596 и осигурете минимална площ на заземяващия контур, свързан към тези елементи - необходимо е да осигурите минимална дължина на връщане на текущия път “LM2596 -> VD/C -> LM2596”.
Приложение на LM2596 в устройства и независимо оформление на платката
Говорих подробно за използването на микросхеми в моите устройства не под формата на завършен модул в друга статия, който обхваща: избора на диод, кондензатори, параметри на индуктора, а също така говори за правилното окабеляване и няколко допълнителни трика.
Възможности за по-нататъшно развитие
Подобрени аналози на LM2596
Най-лесният начин след този чип е да преминете към LM2678. По същество това е същият понижаващ преобразувател, само с полеви транзистор, благодарение на който ефективността се повишава до 92%. Вярно е, че има 7 крака вместо 5 и не е съвместим от щифт до щифт. Този чип обаче е много подобен и ще бъде проста и удобна опция с подобрена ефективност.
L5973D– доста стар чип, осигуряващ до 2.5A и малко по-висока ефективност. Освен това има почти два пъти по-висока честота на преобразуване (250 kHz) - следователно са необходими по-ниски номинални стойности на индуктора и кондензатора. Видях обаче какво става с него, ако го пуснеш директно в мрежата на колата - доста често избива смущения.
ST1S10- високоефективен (90% ефективност) DC–DC понижаващ преобразувател.
- Изисква 5–6 външни компонента;
ST1S14- контролер за високо напрежение (до 48 волта). Висока работна честота (850 kHz), изходен ток до 4A, мощност Добър изход, висока ефективност (не по-лоша от 85%) и защитна верига срещу прекомерен ток на натоварване го правят вероятно най-добрият преобразувател за захранване на сървър от 36-волтова източник.
Ако се изисква максимална ефективност, ще трябва да се обърнете към неинтегрирани понижаващи DC–DC контролери. Проблемът с интегрираните контролери е, че те никога нямат готини мощни транзистори - типичното съпротивление на канала не е по-високо от 200 mOhm. Ако обаче вземете контролер без вграден транзистор, можете да изберете всеки транзистор, дори AUIRFS8409–7P със съпротивление на канала половин милиом
DC-DC преобразуватели с външен транзистор
Следваща част
Лабораторно захранване на базата на импулсен стабилизатор LM2576T-ADJ с регулиране на изходното напрежение 0-30V и ток 0-3А , с функция за ограничаване на изходния ток и индикация на режима на ограничаване с помощта на светодиод.
Всички сме запознати с линейните стабилизатори на напрежение от много дълго време, особено тези с три извода в корпуси TO-220 като 7805, 7812, 7824 и LM317. Те са евтини и лесно достъпни. Техният нисък шум и бърза преходна реакция ги правят идеални за много приложения. Но те имат един недостатък - неефективност (много ниска ефективност). Например, когато към стабилизатора 7805 се приложи напрежение от 12 V и ток на натоварване от 1 A, стабилизаторът ще разсее 7 W мощност с мощност на натоварване от 5 W. Следователно е необходим голям радиатор за охлаждане на самия стабилизатор. Когато ефективността е важна, като например при работа на батерия, трябва да се избере превключващ регулатор. Всъщност повечето модерно оборудване използва импулсни захранвания и импулсни регулатори или стабилизатори. Но много радиолюбители избягват превключващите регулатори, тъй като например използването на популярния LM3524 изисква голям брой външни части и външен превключващ транзистор. Освен това има строги изисквания за индуктора. Как да изберем правилния и къде да го вземем? За щастие, по-новият превключващ регулатор тип LM2576 от National Semiconductor's ви позволява да сглобите високоефективен превключващ регулатор толкова лесно, колкото да използвате 7805 и т.н. Микросхемата се предлага в конвенционален корпус с пет извода TO-220 и пакет TO-263 за повърхностен монтаж.Диапазон на захранване 7-40V DC Ефективност - до 3A и за няколко напрежения (3.3V, 5V, 12V, 15V), както и във версия с регулируемо изходно напрежение. представлява особен интерес за нас.При проектиране с помощта на превключващ стабилизатор, платката е малка по размер, освен това е необходим радиатор с малка повърхност, обикновено не повече от 100 cm2. Честотата на преобразуване на стабилизатора е 52 kHz. Има серия високоволтови стабилизатори с маркировка HV с диапазон на входното напрежение от 7-60V и възможност за регулиране на изходното напрежение до 55V.
Диаграмата, показана на фигурата на лабораторно захранване на базата на превключващ стабилизатор LM2576T-ADJ с регулируемо изходно напрежение в диапазона 0-30V и възможност за ограничаване на тока на натоварване в диапазона 0-3A, беше намерена в Интернет и обсъдени подробно във форума на сайта http://vrtp.ru . Между другото, страхотен сайт, препоръчвам да го посетите :) Светенето на светодиода показва, че режимът за ограничаване на изходния ток е включен, което е много удобно при проверка и ремонт на радиоелектронни устройства.
За да се улесни работата на стабилизатора 7805 (в корпуса TO-92) и да се увеличи горната граница на напрежението Uin, последователно с U2 е инсталиран ценеров диод VD1. Веригата за регулиране на тока и напрежението е сглобена на двоен компаратор LM393. Първата половина U3.1 съдържа регулатор на напрежението, а втората половина U3.2 съдържа регулатор на тока. Транзисторният ключ Q1 съдържа модул, показващ активирането на режима на ограничаване на изходния ток. Номиналният ток на индуктора трябва да бъде избран не по-малък от тока на натоварване. Възможно е захранването на нискотоковата част на веригата от отделен източник на напрежение и захранването му директно към входа U2, докато ценеровият диод VD1 не е инсталиран. Работи добре при натоварвания с ниско съпротивление. Без промяна на веригата е възможно да се използват превключващи регулатори LM2596T-ADJ с честота на преобразуване 150 kHz и диапазон на захранващото напрежение 4,5-40V. Изходен ток - до 3А. Ефективност - до 90%.
Размерите на печатната платка на захранването са 72x52 mm, разстоянието между осите на променливите резистори е 30 mm:
Видео на стабилизатора в действие (без думи) е дадено по-долу. Тъй като монтажът и тестването на устройството бяха извършени в Донецк в момент, когато снарядите експлодираха извън прозореца, нямаше желание да се каже нищо. И не исках да го събирам, но трябваше по някакъв начин да избягам от реалността. Надявам се че ме разбираш.
Цена на печатна платка с маска и маркировка: готов :)
Цена на комплект части с печатна платка за сглобяване на захранване (без радиатор): временно няма в наличност :(
Цена на сглобена и тествана захранваща платка (без радиатора): временно няма в наличност :(
Кратко описание, диаграма и списък на компонентите на комплекта
За закупуване на печатни платки, монтажни комплекти и предварително сглобени модули, моля свържете се сили
Успех на всички, мирно небе, късмет, 73!
Някой може да си помисли: Стар кон няма да развали браздите... А ние ще отговорим: но и дълбоко няма да оре.
Затова ви предлагам преглед на понижаващ преобразувател на напрежение, базиран на чипа MP1584. Продавачът позиционира готовите платки като подобрена алтернатива на конверторите LM2596. В предишния ми преглед се натъкнах на огромно несъответствие с посочените параметри. Действителните стойности не ме задоволиха и в края на прегледа споменах, че поръчах по-модерни платки за тестване.
И така, срещаме се:
Доставка и външен вид:
Като се има предвид ниската цена на поръчката, не бях изненадан да намеря пакет с бебешки бумове в пощенската си кутия. Вътре имаше 2 дъски, затворени в антистатичен плик. Което беше съвсем очаквано. По-късно се подписах с флумастер, за да не забравя посочените параметри. 
Размери на дъската 22х17мм, височина 4мм.
Подложки за запояване. Няма предвидени отвори за монтаж.
Няма следи от флюс, запояването е приемливо. Погледнах през лупа и не открих дефекти; за съжаление, аз самият не мога да запоявам така. Под микросхемата и индуктора има метализирани отвори за по-добро разсейване на топлината. 
Сравнение с LM2596:
Разликата в размера е значителна. Вярно е, че поради размера на платката, ефективността на разсейване на топлината е по-ниска, но е посочено, че ефективността е до 96% 
Документация и диаграма:
Електронна документация може да разгледате тук
Използва се почти стандартен диод на Шотки 40V, 3A, който между другото се задържа добре на тестваната платка.
Дросел с индуктивност 8,2 μH, което според таблица 3 от листа с данни показва по-добра работна ефективност на преобразувателя при изходно напрежение 3,3V и малко по-лоша при 5V. Резисторът R3 на платката е 100 kOhm, според спецификацията оптималното изходно напрежение е 1,8 V. За пореден път се убеждавам, че всички тези платки са сглобени от това, което е под ръка, което прави производството възможно най-евтино.
Типична схема на свързване:
Конкретна диаграма на платката:
Прекъсването на подстригващия резистор ще произведе на изхода максималното напрежение, на което е конфигуриран делителя R1 R2. В този случай до 20 волта. И това е лошо.
Първоначално си мислех, че закупената платка е с керамични кондензатори на входа и изхода вместо електролитни кондензатори. Но всъщност се оказа, че електролитите са 12-13 uF: 
Също така вместо резистор R1 е инсталиран подстригващ резистор за регулиране на изходното напрежение. Между другото, той е много ненадежден, трудно е да се зададе точното напрежение. При най-малкото механично натоварване напрежението може да „изплува“. Този проблем може да бъде решен по няколко начина: капка лак за нокти или емайлирана боя за фиксиране на контактните площадки на резистора на тримера 
или замяна на "тримера" с постоянен резистор.
В конкретен случай можете да направите това - настройте подстригващия резистор на желаното напрежение, разпойте го и инсталирайте еквивалентно постоянно съпротивление.
Интересен момент: чрез контролиране на входа на микросхема 2 (EN) с помощта на логическо ниво, можете да превключите микросхемата в режим на спиране и стартиране, т.е. Можете да контролирате работата на микросхемата отвън и съответно да включите или изключите товара.
Важен факт е честотата на преобразуване: Тя се задава от резистор, свързан към пин 6 на микросхемата и обикновено има съпротивление от 200 kOhm, но 100 kOhm е инсталирано на платката. Формула за настройка на честотата на преобразуване: 
Помолих на работа да проверя честотата на преобразуване - казаха около 950 KHz. Изобилие от 104 резистора, обединение, какво да правя. Честотата съответства на зададеното съпротивление.
Ефективност:
Продавачът твърди ефективност до 96% и отново е лъжа. Максималната ефективност, която може да бъде изстискана, е не повече от 88%, освен това е максимална при захранващо напрежение от около 12 волта и диапазон на натоварване от 0,5-2 ампера.
Тестове:
Като за начало измерете консумацията на ток на празен ход 0.22mA. Не е зле. 
Като товар използвах 2 резистора 3,3 и 2,2 ома. Поради силното нагряване, последните бяха поставени в съд с вода по време на тестването. 
В момента термокамерата не е налична, отдадена е под наем на друго съоръжение, така че температурата е измерена с доста популярен пирометър. 
Точност в рамките на няколко градуса.
Пробното превключване се извършва без товар, за да се зададе необходимото изходно напрежение, за да се избегне повреда на платката или товара. 
Даваме товара и го оставяме в експлоатация: 
След няколко минути аз чухработа на конвертора. Е, като го чух, радиото, свързано към същото захранване, започна да съска и се появиха смущения. Контролът на напрежението започна да показва периодични спадове на изходното напрежение с 10-15%. Термичната защита на микросхемата работи и преобразувателят периодично започва да пропуска цикли. Компютърните маниаци използват термитно дроселиране
Мислейки, че по-високото входно напрежение трябва да улесни преобразувателя да работи без прекъсване, свързах преобразувателя към 24-волтово захранване. Първото включване - щракване и дупка се появиха в микросхемата (по-късно, когато започнах да изучавам документацията, разбрах, че ефективността е спаднала малко и просто завърших микросхемата, която вече страдаше от прегряване).
Нямаше магически дим. За чест на преобразувателя нямаше напрежение на изхода.
За да не се изгори втората и последна дъска, беше решено да се използва радиатор и да се монтира с термичен уплътнител от задната страна на дъската.
Термоуплътнителят star 922 е познат на мнозина. Използвам го за ремонт на светодиоди. Разбира се, не най-доброто, но поне нещо.
Радиатор:
От обратната страна, така че радиаторът да не даде накъсо контактите на платката, заземих част с файл. За визуално възприятие го нарисувах с маркер: 
Ето как изглежда платка с радиатор (отрязана от голяма използвана в ATX захранвания) 
Температурните измервания бяха обобщени в мини таблица:
За тестване избрах най-често срещаните напрежения в цифровата логика, 5V и 3.3V. Входното напрежение от стойката, като се вземе предвид падането на проводниците, е 11,5-11,7 волта. Резисторите са нормални 5%. Закръглих тока до десети, защото се фокусирах върху температурата: t1 е максималната температура на платката от страната на частите. t2 е максималната температура на задната страна на платката.
Всеки път, когато оставях платката да работи около 10 минути, измервах температурата. Измерванията се извършват многократно по цялата повърхност на дъската на разстояние 1 см, като се взема предвид само максималната стойност. В 100% от случаите най-горещият елемент на платката беше микросхемата.
При натоварване от 2,2 ома и изходно напрежение от 5V, измерванията без радиатор не са извършени, тъй като микросхемата избухна на първото копие на преобразувателя. 
Беше забелязано, че изходното напрежение се увеличи под товар при дадени 3,3 V (без товар) до 3,45 V. Това не се наблюдава при тестване при 5V изход.
За съжаление не е наличен осцилоскоп и няма начин да се види изходният сигнал, но този недостатък ще бъде отстранен в близко бъдеще. Тъй като най-накрая убих жабата си и поръчах комплект осцилоскоп DSO062.
Препоръки за употреба:
Когато товарният ток е по-висок от 1А, препоръчително е да инсталирате малък радиатор, може би половината от това, което използвах. Достатъчно тихо. Фиксиране на резистора на тримера с лак. Когато се използва заедно с VHF приемник, използвайте допълнителни керамични кондензатори, за да филтрирате шума от захранването.
Изводи:
Професионалисти:
Компактност. Ако не го „изстискате“ до максимум от конвертора, тогава той е доста функционален. Достатъчно висока ефективност и широк диапазон на напрежение. Включването на преобразувателя може да се управлява външно (необходима е малка модификация на платката - запояване на проводника). Ако микросхемата се повреди, на изхода на преобразувателя не се открива входно напрежение (може би това е специален случай).
минуси:
Не ми хареса маркировката на захранването само на обратната страна, продавачът похвали платката, тя също не отговаря на декларираните характеристики. Необходима е малка модификация, за да работи ефективно. Освен това има смущения в VHF FM диапазона (по радиото се чува шум и свирене, особено в пределни режими на работа). Резисторът за подстригване оставя много да се желае; оптимално е да го замените с многооборотен или постоянен резистор (ако имате нужда от едно фиксирано изходно напрежение).
UPD:Ще продължа да избирам конвертори, кой препоръчвате: KIS-3R33S, XM1584, MP2307 са други опции, изискванията са 5V изход и 3A ток без съществени модификации?
Вашите коментари относно прегледа ще бъдат разгледани своевременно и ще ми помогнат в бъдеще.