LTC1625 12A 160Вт DC-DC преобразователь понижающий цифровой с регулировкой тока, в корпусе, ZK-12KX

Технические характеристики

• Модель: ZK-12KX V2 / ZK-JVA-12KX
• Конструкция: неизолированный, понижающий, импульсный, асинхронный
• Рабочее напряжение
  • входное: 4.5 ~ 32 В DC
  • блокируемое: менее 3.7 В
  • выходное: 1.2 ~ 32 В DC
• Потеря напряжения (без нагрузки), макс.: 0.2 В
• Нагрузочный ток, макс.мощность
  • продолжительный: 8 А, 120 Вт
  • кратковременный, пиковый: 12 А, 160 Вт (требуется усиленное охлаждение)
• Чип регулятора: LTC1625CS Linear Technology
• Частота ШИМ-преобразователя: 150 ± 15 кГц
• Эффективность, макс. (КПД): 93%
• Дополнительные функции: вольтметр, амперметр, ваттметр
• Шаг измерения: 0.01 В, 0.01 А, 0.01 Вт
• Погрешность измерений, макс.: 3%
• Контроллер: MS51FB9AE Nuvoton
• Экран
  • матрица: ЖК (STN), монохромная, инверсная, проприетарная
  • цвета: белые символы, синий фон
  • подсветка: встроенная, 1-ламповая
  • диагональ: 1.5 дюйма (38 мм)
• Управление
  • функциями включения и измерения: цифровое, кнопочное
  • выходными напряжением и током: механическое, вращением винта многооборотного потенциометра
• Количество оборотов потенциометра: 25 ± 3
• Индикация: напряжение выхода, перегрузка по току
• Защита модуля
  • на входе: неверная полярность источника напряжения
  • на выходе: короткое замыкание, превышение тока и напряжения
• Контактная группа: винтовые клеммы-терминалы Ø2 мм
• Монтажные отверстия: 4 х Ø3 мм
• Рабочая температура: 0℃ ~ +70℃
• Размеры
  • платы: 80 х 50 х 25 мм
  • корпуса: 82 х 52 х 32мм
• Вес: 80 гр

Комплектация набора

• Преобразователь ZK-JVA-12KX V2 х 1шт
• Алюминиевый радиатор охлаждения 36х25х5мм х 1шт
• Акриловый корпус, лицевая и тыльная панели х 2шт
• Кнопочные крышки цилиндрической формы, голубые х 2шт
• Латунная стойка М3х15мм х 4шт
• Латунная стойка М3х8+6мм х 4шт
• Болт М3х5мм х 8шт
• Диод Шоттки 15SQ045 15A 45V х 1шт
• Инструкция (кит.,англ.) х 1шт

Ключевые возможности преобразователя ZK-12KX

Преобразователь ZK-12KX способен функционировать в диапазоне входного напряжения +4.5В ~ +32В. Понижающий регулятор электроэнергии ZK-12KX полностью совместим с неограниченным количеством существующих сетевых или портативных источников электроэнергии постоянного тока с параметрами выходжного напряжения от +4.5В до +32В, включая все самые распространённые и легкодоступные номиналы напряжений 5В, 9В, 12В, 14В, или 28В. Наиболее подходящий источник энергии для питания ZK-12KX должен обладать полуторакратным запасом силы тока, потребляемого нагрузкой.

Регулируемый преобразователь ZK-JVA-12KX может запитывать электрические цепи или схемы электронных устройств в диапазоне выходного напряжения +1.25В ~ +32В. Модуль ZK-12KX предназначен для эксплуатации в состоянии продолжительных нагрузок током до 8А или кратковременных нагрузок током до 12А с обязательным усиленным охлаждением силовых компонентов платы преобразователя. Максимальная итоговая мощность потребления нагрузкой ограничивается значением 160Вт.

Компоненты преобразователя ZK-JVA-12KX

Импульсный понижающий DC-DC преобразователь напряжения ZK-12KX состоит из двух взаимосвязанных контуров - силового и измерительного. Силовая часть построена на чипе ШИМ-контроллера LTC1625CS и минимального числа сопутствующих фильтрующе-стабилизирующих компонентов. Контроллер LTC1625 со встроенным генератором тактовой частоты 150кГц управляет переключением четырёх MOSFET-транзисторов RU3560L, попарно расставленных в параллельном соединении на плюсовом и минусовом контурах преобразователя. Входная сторона преобразователя защищена от переполюсовки отдельным MOSFET-транзистором RU3560L, замыкающим участки минусовой линии выхода и входа только при соблюдении условия правильного подключения полюсов источника питания.

Измерительная часть ZK-12KX подключена к обеим сторонам силовой части преобразователя - к входной и выходной. Схема измерения параметров энергии объединяет в себе основной 8-битный контроллер MS51FB9AE, сдвоенный компаратор микросхемы LM358 в связке с токовым шунтом в минусовой цепи, стабилизатор питания логики TL431, и ЖК-драйвер TM1621B. Преобразователь ZK-12KX измеряет текущие показатели напряжения и тока, вычисляет суммарную мощность нагрузки. Полученная информация выводится на двухстрочный экран устройства. Верхняя строка содержит показатели входного (V_IN) / выходного (V_OUT) вольтажа, нижняя строка демонстрирует данные нагрузочного тока (A_OUT), либо потребляемой нагрузкой мощности (W_OUT), с одинаковым для всех величин шагом 0.01 единицы. Высокая точность измерения характеристик электроэнергии в модуле ZK-JVA-12KX обеспечивает наименьшее расхождение измерений от действительных, погрешность прибора не превышает 3%.

Набор с преобразователем комплектуется отдельным диодом Шоттки 15SQ045, с характеристиками проводимости до 15А / 45В, и низким уровнем падения напряжения. Диод может использоваться для защиты выхода преобразователя от переполюсовки, либо для защиты модуля от обратного напряжения, поступаемого с заряжаемых аккумуляторных батарей.

Установка параметров преобразователя ZL-JVA-12KX, индикация событий

Отсутствие специально подготовленных площадок входного/выходного напряжения, предназначенных для припайки проводов или разъёмов, упрощает и облегчает способ подключение платы. Контакты источника внешнего напряжения и тока зажимаются в 2-мм винтовой клемме входной группы IN+/IN-. Цепь с нагрузкой присоединяется с противоположной стороны OUT+/OUT-. На платах с обозначением на упрощённом китайском: вход - 输入, выход - 输出.

Установка уровня напряжения

Уровень напряжения на выходе преобразователя устанавливается вращением подстроечного винта многооборотного потенциометра, обозначенного на плате маркировкой "CV". Цепь нагрузки на этапе регулировки напряжения отключается от преобразователя. Напряжение на выходе увеличивается поворотами винта вокруг оси по часовой стрелке, уменьшается - против часовой стрелки. Переход от наименьшего значения выходного напряжения к наибольшему может потребовать до 25±3 полных оборотов винта подстроечника.

Правильная работа импульсного понижающего преобразователя заключается в постоянном соблюдении дифференциала между входом и выходом. Напряжение на входе  ZK-12KX должно быть более высоким относительно выходного хотя бы на 1-2В. В понижающих DC-DC преобразователях, уровень входного напряжения определяет верхних порог доступного на выходе напряжения, за минусом величины внутрисхемного падения. В случае изменения уровня входного напряжения в меньшую сторону относительно той величины, которая установлена на выходе для питания нагрузки, ведёт к эквивалентному снижению выходного напряжения.

Установка силы тока

Пороговая величина допустимого тока нагрузки регулируется вращением подстроечного винта многооборотного потенциометра с пометкой "СС", изменение величины аналогично способу регулировки напряжения. Ограничение силы выходного тока устанавливается с помощью внешнего устройства "Электронная нагрузка" или иного устройства с известной величиной тока потребления, подключенного к преобразователю. Применение метода короткого замыкания клемм выхода для определения параметров тока не рекомендуется. Малейший переход за отметку выбранного значения тока сопровождается снижением выходного напряжения и свечением светодиодного индикатора перегрузки "СС".

Цифровое управление дополнительными функциями

В преобразователе ZK-JVA-12KX реализовано кнопочное управление дополнительными функциями. Односекундное нажатие кнопки цифрового управления IN/OUT переключает экранные показания вольтметра в верхней строке экрана. Двухсекундное удержание этой кнопки заменяет отображение в нижней строке экрана значения нагрузочного тока в амперах на нагрузочную мощность в ваттах, или наоборот.

Односекундное нажатие кнопки ON / OFF соответственно включает или выключает электроэнергию на клеммах выхода преобразователя. Установленный режим работы сопровождается светодиодным индикатором OUT. Двухсекундное удержание этой кнопки программирует режим автоматического управления выходом преобразователя а момент поступления питания на входные клеммы. Выбранное состояние сопровождается на экране мигающим уведомлением ON (включен) или OFF (выключен), настройка сохраняется в памяти модуля ZK-12KX.

Эффективность преобразования

Коэффициент полезного действия LTC1625CS в преобразовании энергии достигает высоких 93%. КПД рассчитывается отношением показателей выходной мощности к входной, и напрямую зависит от параметров эксплуатации преобразователя. Понижающий импульсный преобразователь потребляет больше мощности со стороны источника напряжения, и вырабатывает меньше мощности для нагрузочной цепи. Наилучший показатель КПД определяется условием минимальной разницы напряжений между входом и выходом, с наименьшим нагрузочным током. Увеличение любого из этих двух параметров, в большей или меньшей степени приводит к снижению КПД. Более подробно в примерах о КПД преобразователя можно узнать из статьи.

Акриловый корпус для DC-DC ZK-12KX

Декоративный корпус для преобразователя DC DC ZK-12KX понижающего состоит из лицевой и тыльной панелей, которые крепятся к плате преобразователя с помощью шестигранных латунных стоек. Полное отсутствие боковых стенок обусловлено необходимостью естественного или усиленного охлаждения мощной высокотоковой силовой части преобразователя. Корпус изготовлен из легковесного, высокопрочного, термопластичного акрилового полимера прозрачного цвета, носящего привычное название - органическое стекло. Каждому элементу управления преобразователем, а также в области расположения винтовых клемм подключения источника и потребителя, на лицевой панели имеются соответствующие вырезы/отверстия. Зона размещения радиатора дополнительно перфорирована.

В коплект набора входят пластиковые колпачки синего цвета, устанавливаемые поверх тактовых кнопок управления.

Техническая документация

1. Спецификация ШИМ-контроллера LTC1625CS Linear Technology (datasheet, PDF, англ.)
2. Спецификация N-канального MOSFET-транзистора RU3560L Ruichips (datasheet, PDF, англ.)