DC-DC RT8272 3А понижающий преобразователь с управлением

Технические характеристики

• Модель: HW-108
• Входное напряжение: 4.75 В ~ 24 В DC
• Выходное напряжение: 0.92 В ~ 15 В DC
• Блокируемое напряжение: менее 4.5 В
• Ток покоя: 25 мкА
• Выходной ток
  • продолжительный: до 1 А
  • кратковременный: до 3 А (требуется охлаждение)
• Чип преобразователя: RT8272 Richtek
• Частота ШИМ-преобразования
  • рабочее состояние: 1.2 МГц
  • короткое замыкание: 440 кГц
• Коэффициент эффективности (КПД), макс.: 89%
• Защита от: перегрузки по току, перегреву свыше 150℃
• Управление: регулировка выходного напряжения
• Способ настройки: вращение винта подстроечного потенциометра
• Дополнительные функции: линия EN управления регулятором
• Монтажные отверстия: нет
• Контактная группа: отверстия с шагом 2.54мм для пайки проводов или разъёмов
• Температура эксплуатации: -20℃ ~ +85℃
• Размеры: 20 х 20 х 5.1 мм
• Вес 3.5гр

Плата 3.5-грамового ультракомпактного преобразователя на чипе RT8272 спроектирована для использования в конструкциях электронных беспилотных воздухоплавательных устройств с дистанционным управлением, либо в системах с видом от первого лица (например, квадрокоптеры с видеокамерой, аэропланы, вертолёты, и другие аналоги), для которых собственный вес является наиважнейшим расчётным фактором. Кроме того, регулятор HW-108 может быть с успехом интегрирован в различные узлы устройств робототехники и микроэлектроники, эксплуатироваться в цепях зарядных гаджетов, повербанков, и прочих схем с низковольтным малопотребляющим питанием под управлением ЧПУ.

Микросхема импульсного преобразователя напряжения RT8272 со встроенным 0.1-омным МОП-транзистором и ШИМ-контроллером функционирует в диапазонах 4.75В ~ 24В DC входного напряжения и 0.92В ~ 15В выходного напряжения, с максимальным нагрузочным током до 3А. Питание схем устройств с током более 1.5А, вызывающее значительный нагрев корпуса регулятора, требует добавления элементов охлаждения (желательно медного радиатора с бóльшей площадью рассеивания). В группе входных контактов разведён дополнительные третий вывод EN, предназначенный для управления чипом RT8272 со стороны внешнего контроллера. Цифровой или аналоговый сигнал с любым напряжением в пределах 1.4 ~ 5.5В на линии EN включает внутренние преобразовательные контуры RT8272, в то время как напряжение ниже 0.4В возвращает микросхему регулятора в состояние покоя.

Самостоятельная доработка с добавлением на вывод EN гальванической развязки из оптопары позволит управлять запуском регулятора RT8272 напряжением иного уровня, отличного от номинального. А отдельно установленный диод дополнит модуль DC-DC защитой от случайной переполюсовки.

Модуль миниатюрного DC-DC преобразователя собран по типовой схеме производителя чипа RT8272, с минимальным набором стабилизирующих и фильтрующих компонентов. Принципиальная схема HW-108 опубликована в спецификации к RT8272 в разделе "Техническая документация". На плате модуля питания полностью исключены какие-либо дополнительные функции, вплоть до отсутствия элементарных светодиодных индикаторов наличия напряжения.

Регулировка выходного напряжения реализована низкопрофильным подстроечным резистором, стоящим в делительном контуре обратной связи RT8272. С виду неприметно-маленький, подстроечник с крестовиной расположен в одном из углов платы. Минимальное напряжение на выходе в размере 0.92В обеспечивается собственным уровнем опорного напряжения микросхемы. Из-за высокой чувствительности подстроечного резистора, регулировка выходного напряжения, от нижнего показателя 0.92В до верхнего значения 15В, умещается в одном обороте крестовины на 360 градусов. Позиционирование в точном показателе выходного напряжения требует очень медленного и плавного вращения. Направлением по часовой стрелке нагрузочный вольтаж добавляется, против часовой - наоборот, уменьшается. Напряжение на выходе устанавливается до включения нагрузочной цепи, путём замеров текущих показателей группы контактов OUT с помощью произвольного вольтметра.

В большинстве схем понижающих преобразователей, включая чип RT8272, напряжение на входе не может быть меньше чем на выходе. Когда наступает условие, по которому заданное значение выходного напряжения становиться выше входного, обе стороны преобразователя уравниваются.

Импульсные ШИМ-регуляторы с понижающими характеристиками выгодно отличаются способностью стабилизации напряжения. Любое входное напряжение в пределах допустимого диапазона, с уровнем выше заданной отметки на выходе, автоматически стабилизируется (выравнивается) регулятором с минимальным отклонением около 0.1В (без учёта тока нагрузки). Это свойство распространяется и в тех случаях, когда входное напряжение может по разным причинам меняться или произвольно колебаться.

Коэффициент полезного действия, рассчитываемый соотношением значения выдаваемой нагрузочной мощности к мощности, потребляемой самим преобразователем, может достигать высоких 95% при соблюдении условий малой разницы напряжения между входом и выходом, а также наименьшим выходным током. Регулятор RT8272 показывает уверенные 80-90% даже при большом расхождении, о чём свидетельствует приведённый производителем график "Эффективность по току нагрузки" для 12/24В на входе и 3.3В на выходе.

Показатель 80% скважности RT8272 не самый высокий в классе малогабаритных преобразователей, отчего на выходе неизбежны просадки. Например, при входном напряжении 5В невозможно получение более +4.2В выходного напряжения. В тоже время RT8272 обладает плавным стартом и достаточно быстрой готовностью к работе всего лишь за 10 миллисекунд.

Техническая документация

1. Спецификация регулятора RT8272 Richtek (англ., PDF)