DC-DC преобразователь на LM2596 3A c двумя USB портами

DC-DC преобразователь на LM2596 3A c двумя USB портами

Технические характеристики

• Вид преобразователя: понижающий, импульсный, неизолированный
• Энергопотребление в режиме ожидания: менее 20 мА
• Входное напряжение: 6.0В ~ 40В DC
• Выходное напряжение: 5В DC, фиксированное
• Продолжительный ток на выходе: до 2А
• Кратковременный пиковый ток на выходе: до 3А, требуется усиленное охлаждение
• Чип преобразователя: LM2596S-5.0 National Semiconductor
• Коэффициент эффективности (КПД), макс.: 82%
• Частота преобразования ШИМ: 150 ± 15% кГц
• Электрическая защита в модуле: нет
• Отверстия для монтажа: нет
• Контактная группа: винтовые клеммы-терминалы, 2х USB-AF 2.0
• Рабочая температура: -25℃ ~ +75℃
• Размеры: 65 х 18.9 х 17.2 мм
• Вес: 11 г

USB портов много не бывает! Современным пользователям мобильной электроники всё чаще и чаще приходится заряжать подсевшие устройства, присоединяя их к привычным 5-вольтовым USB-розеткам. Характеристики производительности и мощности цифровой техники продолжают неустанно расти куда быстрее доступных ёмкостей аккумуляторных батарей, встраиваемых в эти самые устройства. К тому же неуклонно нарастающая численность и вариативность выпускаемых гаджетов с 5-вольтовым питанием, а также осидающих в карманах пользователей портативных девайсов, могут вызывать уместный вопрос о том, как и где всё это удобнее заряжать.

Недаром стандарт USB получил столь массовое распространение, так как подобные штекера и розетки удобно включать где угодно, они имеют гораздо меньшие формы, значительно более безопасны в эксплуатации, ими оснащаются общественный транспорт и места проведения досуга, теперь они торчат повсюду дома. Настоящий модуль понижающего преобразователя позволяет дополнить ещё одной-двумя свободными розетками формата USB-AF любое место или устройство там, где это необходимо, с подключением к источнику питания более высокого постоянного напряжения.

Особенности конструкции

Модуль построен на 5-вольтовом понижающем стабилизаторе LM2596S-5.0. Позиционируется плата в роли простого зарядного устройства, предназначенного для питания мобильных гаджетов, телефонов, или планшетов мощностью до 15Вт, от любого источника постоянного напряжения +6В ~ +40В, выдающих ток до 3-6 ампер. Возможность настройки напряжения на выходе полностью исключена, чип LM2596S внутренне запрограммирован на снижение и преобразование входного напряжения в постоянные 5 вольт.

Ток продолжительной нагрузки в естественных условиях эксплуатации (+25°С) ограничивается 2 амперами. Модуль выдерживает кратковременную нагрузку током до 3 ампер при условии усиленного охлаждения платы, включая установку охлаждающего алюминиевого радиатора на микросхему LM2596. Стандартные разъёмы USB 2.0 на выходе преобразователя запараллелены между собой. Если для питания устройств используются сразу два гнезда, потребляемая мощность обоих выходов суммируется. Линии связи D-/D+ цифровой шины USB в двух портах закорочены. Подобный вид соединений в схемах распознавания зарядного устройства совместим не со всеми существующими устройствами. Несколько других примерных схем соединения контактов D+/D- шины USB опубликованы в разделе "Полезные ссылки".

Плата преобразователя лишена монтажных отверстий. Крепление платы к поверхностям или конструкции предполагает использование клеющих материалов, либо размещение в корпусах или иных зажимах конструкции, имеющих аналогичную модулю длину. Дополнительных функций, включая простейших индикаторов напряжения, нет.

Интерфейсы подключения

Со стороны входной группы контактов, в модуле стабилизатора напряжения установлены винтовые клеммы с 2-мм отверстиями. Зажимные клеммы способствуют быстрому подключению модуля внешнему источнику питания. Клеммы выдерживают многократное подключение, позволяют присоединять одножильные и многожильные провода самым быстрым и простым способом.

На противоположной стороне преобразователя имеются два стандартных полноразмерных 4-контактных порта формата USB-AF (он же USB-розетка, USB-гнездо). Расположенные один поверх другого вертикальным столбиком, порты предназначены для присоединения и питания всевозможных мобильных гаджетов, таких как: телефоны, смартфоны, планшеты, фотоаппараты, компактные цифровые музыкальные проигрыватели, и другие переносные 5-вольтовые устройства.

Площадок для припайки выводов источника питания или устройств потребления 5-вольтового напряжения на плате не предусмотрено.

Эффективность преобразования

Эффективность преобразования энергии подразумевает расчет вырабатываемой мощности на выходе преобразователя относительно расходуемой мощности со стороны источника питания, носит упрощённое название "КПД преобразователя" и выражается в процентах. Любой импульсный преобразователь расходует электроэнергии больше, чем может выдавать. Совершенно разные по мощности нагрузки на 5-вольтовый преобразователь, в купе с произвольным уровнем входного напряжения и тока, укладывающихся в рабочие параметры LM2596, образуют различные значения КПД.

Процент КПД менее важен в цепях непрерывного питания, и более актуален для автономных источников питания в лице всевозможных одноразовых батарей и перезаряжаемых аккумуляторов. Более подробно в примерах о КПД преобразователя можно узнать из статьи.

Стабилизация напряжения

Микросхема LM2596S-5.0 — это понижающий преобразователь. Нормальное функционирование DC/DC регулятора LM2596 основано на принципе более высокого входного напряжения относительно максимально уровня выходного напряжения, с разницей от 1-1.5 вольт. При входном напряжении менее 6 вольт, напряжение на выходе проседает ниже номинальных 5 вольт. Когда входное напряжение опускается до 3 вольт и менее, микросхема LM2596S полностью отключается.

Электрическая принципиальная схема

Техническая документация

1. Спецификация регулятора NS LM2596S-ADJ (англ., PDF)

Полезные ссылки

1. Неофициальные схемы идентификации ЗУ различных устройств (PDF)