LM2596 3А DC-DC понижающий преобразователь с регулятором тока

Технические характеристики

• Модель: HW-155 / аналог
• Конструкция: неизолированный, импульсный, понижающий
• Входное напряжение: 4.0В ~ 34В DC
• Блокируемое напряжение: менее 3.5В
• Выходное напряжение: 1.5В ~ 34В DC
• Продолжительный ток: до 2А
• Кратковременные ток: до 3А (дополнительное охлаждение)
• Падение напряжения вход/выход: до 2.5%
• Чип регулятора: LM2596S-ADJ NS
• Коэффициент эффективности (КПД), макс.: 93%
• Частота преобразования ШИМ: 150 ± 15% кГц
• Управление эл.параметрами: напряжение выхода, ток нагрузки
• Способ настройки: вращение подстроечного винта многооборотного потенциометра
• Количество оборотов потенциометра: 25 ± 3
• Встроенные функции: индикация состояния заряда аккумуляторной батареи CC/CV
• Защита от: перегрева свыше 150°С, превышения тока
• Монтажные отверстия: нет
• Контактная группа: площадки для припайки проводов
• Рабочая температура: -25℃ ~ +75℃
• Размеры: 47.9 х 23 х 11.8 мм
• Вес: 15 гр

Модель преобразователя HW-155 со встроенным чипом регулятора LM2596 — простой в обращении, легконастраиваемый модуль питания, с регулировкой выходного напряжения, и ограничением нагрузочного тока. HW-155 первоначально позиционируется как несложное зарядное устройство для различного вида перезаряжаемых химических элементов питания, среди которых наиболее популярны современные литиевые или свинцово-кислотные батареи произвольных форм и размеров. HW-155 подходит также для питания любых маломощных электрических схем, функционирующих от постоянного напряжения +1.5В ~ +34В, с максимальным потреблением тока 3 ампера. Работающий от внешних источников электроэнергии с напряжением от 4В до 34В и постоянным током до 6 ампер, модуль импульсного понижающего преобразователя HW-155 может успешно использоваться как многоцелевой блок питания с ручным управлением или как светодиодный LED-драйвер.

Несмотря на более высокие разрешающие способности установленного регулятора LM2596S-ADJ, верхний предел для входного и выходного вольтажа определяется фильтрующими электролитическими конденсаторами, рассчитанными на напряжение до 35В. В естественной среде с температурными условиями +25°С, преобразователь LM2596S-ADJ способен выдерживать токи нагрузки не более 2 ампер. Поддержание рабочего состояния в пиковых нагрузках требует установки поверх микросхемы дополнительного металлического радиатора, включает улучшенное охлаждение всех составляющих компонентов DC-DC модуля.

Интерфейсы подключения и управления HW-155 LM2596

Подключение и регулировка понижающего DC-DC преобразователя HW-155

Плюсовая и минусовая линии от первичного источника напряжения и тока припаиваются к специальным площадкам HW-155 входной группы IN+/IN-. Цепь нагрузки присоединяется с противоположной стороны OUT+/OUT-. Максимальное внимание к соблюдению полярности крайне важно — защита от переполюсовки в преобразователе отсутствует. Зажимных винтовых клемм для быстрого монтажа на плате нет.

В контуре обратной связи HW-155 установлены переменные резисторы "CV" и "CC", обозначенные на плате маркировкой SW1 и SW3. Регуляторы CV и CC определяют уровень напряжения и тока на выходе. Оба потенциометра имеют винтовые механизмы высокочувствительной многооборотной настройки. Поворотом по часовой стрелке, регулируемое значение потенциометра увеличивается, в обратном направлении - уменьшается. Регулировка выходных параметров напряжения и тока во всём диапазоне доступных значений, от самых малых до самых высоких, выполняется за 25 ± 3 полных оборота винта подстроечника вокруг своей оси.

За током нагрузки в схеме HW-155 наблюдает сдвоенный компаратор LM358, запитывающийся от независимого 5-вольтового стабилизатора 78L05, интегрированного в модуль. DC-DC преобразователь HW-155 ограничивает величину тока нагрузки методом балансировки выходной мощности, с автоматическим снижением выходного напряжения. Одним из блоков LM358 оценивается падение напряжения на шунтирующем резисторе, разведённом в виде зигзагообразной дорожки с обратной стороны платы. По полученным результатам определяется сила нагрузочного тока. В момент превышения допустимого порога тока включается индикатор перегрузки "CC/CV", преобразователь входит в режим стабилизации тока.

Настройка параметра выходного напряжения осуществляется по показаниям произвольно взятого вольтметра на 50 вольт и более, измеряющего потенциал выводов группы OUT+/- без подключения нагрузочной цепи. Регулировка параметра ограничения тока должна проводиться с помощью электронного прибора, эмулирующего силовую нагрузку. Альтернативным способом может стать амперметр, подключенный в разрыв с нагрузочной цепью, для которой имеются чётко известные характеристики потребления энергии.

Зарядное устройство для аккумуляторной батареи, индикация событий CC/CV

HW-155 поддерживает технологию двухэтапного заряда аккумуляторной батареи CC/CV. На первом этапе заряда, многоразовый накопитель электроэнергии заряжается постоянным током до уровня 70-90% от собственного номинала. На втором и завершающем этапе, недостающие 10-30% восполняются постоянным напряжением CV, ток заряда постепенно и плавно снижается почти до самого минимума (часто до 1/10 значения от номинального тока заряда). Достижение наименьшего тока в процессе заряда считается завершением цикла. В схеме преобразователя HW-155 отсутствует механизм автоматического отключения полностью заряженной аккумуляторной батареи. Продолжительное подключение заряженной батареи к DC-DC модулю с активным индикатором "ОК" не рекомендуется.

Плата регулятора LM2596 оснащена двумя световыми индикаторами "CH" и "ОК", символизирующими этапы выполнения и окончания заряда батареи. А также вспомогательным регулятором уровня переключения индикаторов CH/OK с маркировкой SW2, стоящего между регуляторами напряжения и тока. Регулятор SW2 позволяет настроить порог включения индикаторов состояния заряда CC/CV, рассчитываемый в процентном отношении от номинального зарядного тока. Пример использования: при установленном токе заряда 1А, порог переключения индикаторов CH/OK настраивается в диапазоне 1-100% (10мА-1000мА). С увеличением нагрузки при помощи регулятора тока до 2А, доступный порог переключения индикаторов измениться на 20мА-2000мА.

Для каждого вида перезаряжаемой батареи, настройка параметров тока и напряжения заряда в преобразователе HW-155 должна соответствовать рекомендациям их производителя. Для правильного распределения энергии внутри многоэлементных аккумуляторных батарей, а также для заряда литиевых батареи, необходимо использовать балансирующие устройства и схемы контроля от напряжения перезаряда.

Стабилизация напряжения

В импульсном понижающем регуляторе LM2596S, уровень напряжения на выходе при любых условиях всегда будет меньше входного. Максимальное расхождение между входом и выходом (падение напряжения) у преобразователя HW-155 может доходить до 2.5%. Напряжение на выходе удерживается и выравнивается, если входное напряжения остаётся выше выбранной подстроечником отметки. Когда входное напряжение снижается ниже заданной отметки, напряжение на выходе автоматически пропорционально уменьшается.

Эффективность преобразования энергии

Коэффициент эффективного преобразования LM2596 может достигать 96%. КПД напрямую связан с параметрами эксплуатации преобразователя, и раcчитывается делением выходной мощности на входную. Схема практически любого преобразователя потребляет больше электроэнергии на стороне источника входного напряжения, в отличии от выдаваемой на выходе. Наилучший показатель КПД достигается минимальной разницей напряжений между входом и выходом, с наименьшим нагрузочным током. Увеличение любого из этих двух параметров, в большей или меньшей степени приводит к снижению КПД. График производительности опубликован на странице типовых характеристик производительности полной спецификации к регулятору LM2596. Загружаемый файл со спецификацией расположен в разделе Техническая документация.

Принципиальная схема понижающего преобразователя HW-155

Техническая документация

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