Понижающий DC-DC преобразователь LM2596 3A цифровой программируемый

Технические характеристики

• Модель: MingHe B3603
• Входное напряжение: 6 В ~ 40 В DC
• Блокируемое напряжение: менее 5.5 В
• Холостой ток: до 50 мА
• Напряжение на выходе: 0 В ~ 36 В DC
• Выходной ток: до 3 А, продолжительный
• Чип преобразователя: LM2596S-ADJ National Semiconductor
• Частота преобразования ШИМ: 150 кГц ± 15% кГц
• Эффективность преобразования, КПД: до 92 %
• Встроенные функции:
  • регулировка параметров напряжения и тока
  • вольтметр, шаг 0.01 В
  • амперметр, шаг 0.001 А
  • калибровка параметров электроэнергии, сброс до заводских настроек
  • управление режимами активный/неактивный выход
  • 10 программируемых профилей (1 системный, 9 пользовательских)
  • 3 специальные системные функции
• Погрешность измерений, макс.: 4 %
• Управление: цифровое, 4-х кнопочное
• Процессор: STM8S003F3
• Интерфейсы: UART, SWIM (не используются)
• Индикация: состояние выхода (OUT), стабилизация напряжения (CV), стабилизация тока (CC)
• Дисплей: 4-символьный семисегментный светодиодный, с диагональю 1.3 дюйма
• Высота и цвет символов на экране: 9мм, красный
• Защита от: короткого замыкания, перегрева, перегрузки по току
• Контактная группа: винтовые клеммы-терминалы, зажимы Ø 2мм
• Монтажные отверстия: 4 х Ø3 мм
• Рабочая температура: -25℃ ~ +85℃
• Размеры: 66*50*21 мм 
• Вес: 43 гр

Области применение преобразователей напряжения

Схемы преобразования напряжения существуют во множестве электронных устройств. Они способствуют уверенному функционированию электрических схем устройств от привычных источников питания, таких как бытовые или промышленные сети постоянного или переменного напряжения, или автономные батареи и аккумуляторы любых типов и размеров. Каждая отдельно взятая схема полностью законченного, готового к эксплуатации прибора, или проектируемого устройства, находящегося на этапах разработки, требует для себя определённого уровня напряжения. И этот необходимый уровень может порой сильно отличаться от многочисленных стандартов напряжения, предлагаемых независимыми источниками электроэнергии.

Среди большого разнообразия, преобразователи напряжения широко распространены под видом самостоятельных модулей, со свойственными для каждой выбранной модели рабочими характеристиками. Наравне с интегрированными схемами, внешние модули предназначены для задач преобразования переменного или постоянного напряжения до нужного схеме устройства уровня, осуществляя его повышение или понижение. Модули преобразователей называются регуляторами и считаются универсальными, когда в их схемах воплощены возможности принудительного изменения уровня напряжения на выходе, в том числе и способом ручной механической подстройки. Наиболее частое применение подобные модули находят в области конструирования или замещения цепей питания приборов, используются в автоматике, микроэлектронике, робототехнике, а также в других направлениях.

Обзор понижающего преобразователя B3603

Модель регулируемого импульсного понижающего преобразователя B3603 с цифровым управлением — низкобюджетный, и одновременно высокоточный многофункциональный продукт китайского производителя MingHe. Он построен на чипе энергоэффективного однокристального 3-амперного DC-DC регулятора LM2596S, широко распространённого и популярного в области микроэлектроники и схемотехники. Представляет малогабаритное высокоинтегрированное решение для универсального применения в задачах управления электропитанием. Программируемый комплекс B3603, состоящий из двух установленных друг поверх друга плат силовой части и управления, способен работать в расширенном спектре выходных напряжений (относительно существующих упрощённых модулей-аналогов с базовыми схемами сборки). Чип DC-DC преобразователя LM2596 на силовой плате модели B3603 совместим с любыми источниками постоянного напряжения (стационарными, переносными, автономными) в диапазоне +6В ~ +40В, обеспечивает на выходе регулируемое стабилизированное напряжение 0В ~ +36В. Он вырабатывает ток в интервале 0 ~ 3A для подключения произвольной внешней нагрузки, характеристики потребления которых укладываются в заявленные параметры.

Особенности конструкции понижающего DC-DC регулятора B3603 на чипе LM2596

Хотя модель B3603 и выполнена на двух отдельных платах из силовой части с регулятором LM2596 и управляющей части с запрограммированным процессором STM8, полноценная работа всех контуров преобразователя возможна только в том случае, если обе платы правильным образом объединены вместе. Нижний исполнительный модуль с микросхемой LM2596, в отделёном от управляющего блока состоянии, полностью недееспособен. Многочисленные выводы на обеих платах задействованы для передачи данных измерений напряжения и тока в силовой цепи выхода, а также для непостредственного питания управляющего модуля.

Верхний модуль сочетает функции настройки уровня выходного напряжения, порогового ограничения выходного тока, измерения и отображения актуальных показателей напряжения и тока нагрузочной цепи. Данные замеров встроенного вольтметра и амперметра в реальном времени и в разных режимах отображаются на интегрированном светодиодном 4-символьном 7-сегментном дисплее красного цвета. Кнопочное цифровое управление позволяет очень точно настраивать параметры выхода. Шаг изменения в большую или меньшую сторону для напряжения установлен в значение 0.01В, а шаг для тока - 0.001А.

Преобразователь B3603 может функционировать в простом режиме, настроенным по умолчанию, либо в расширенном режиме, раскрывающем весь реализованный потенциал микропроцессорного управления. В программном обеспечении управляющего блока предусмотрены три дополнительные функции, находящиеся в выключенном состоянии. Они добавляют доступ к 10 ячейкам памяти для быстрого сохранения или загрузки программируемых профилей с током и напряжением, управляют режимами вывода, отображением данных на экране. Указанные функции легко включаемы, могут быть настроены и использованы в случае необходимости.

В программном обеспечении импульсного преобразователя B3603 присутствует функция ручной калибровки вольтметра и амперметра, с возможностью восстановления первоначальных заводских параметров. Функция позволяет выполнять корректировку и добиватся максимально точных значений при эксплуатации прибора в разных температурных диапазонах.

Имеющиеся четыре угловые монтажных отверстия Ø3мм предназначены для крепления силовой платы к любой плоскости или конструкции какого-либо изделия. Дополнительно B3603 укомплектован винтами и колпачковыми гайками с резьбой М3, заменяющими преобразователю короткие 5-мм ножки.

Подключение преобразователя к источнику питания и нагрузочной цепи

Отсутствие специально подготовленных площадок входного/выходного напряжения для припайки проводов или разъёмов упрощает и облегчает способ подключение силовой платы. Контакты источника исходного напряжения и тока зажимаются в 2-мм винтовой клемме входной группы IN+/IN-. Нагрузочная цепь присоединяется с противоположной стороны OUT+/OUT-.

Для использования модуля преобразователя B3603 в силовых нагрузках с током до 2А, при условии температуры окружающей среды приближённой к нормальной (около 25°С), достаточно стандартного варианта охлаждения платы преобразователя из установленного поверх чипа регулятора небольшого алюминиевого радиатора. Продолжительные нагрузки с током от 2А до 3А требуют усиленного воздушного охлаждения для некоторых других компонентов платы регулятора.

Интерфейсы управления, основные компоненты регулятора B3603

Программируемые профили, встроенная память на 10 ячеек

Модель B3603 понижающего DC-DC преобразователя на чипе ШИМ-регулятора LM2596 оснащена функцией записи пользовательских настроек напряжения и тока в любую из 9 свободных ячеек памяти (1-9). Ячейка с нулевым номером используется внутренним ПО для автоматического сохранения последних выбранных параметров электроэнергии, значения которых будут восстановлены при каждом следующем включении питания B3603. Подробное описание представлено в инструкции пользователя B3603.

Интерфейсы связи и отладки

Четырёхпроводные интерфейс связи UART и отладочный интерфейс SWIM управляющей микросхемы контроллера STM8, выведенные на край верхней платы управления, используются исключительно при фабричной прошивке и диагностике. Никаких полезных функций в своём последующем применении они не несут. Определённые линии SWIM-интерфейса аппаратно связаны с цифровым кнопочным управлением. Встроенное ПО защищено от внешнего доступа (ROP STM).

Стабилизация выходного напряжения

Понижающий импульсный преобразователь B3603 стабилизирует (выравнивает и удерживает) выходное напряжение на выбранном уровне только с соблюдением обязательного условия - уровень напряжения на входе должен быть выше (на 1В или более), чем установлено для нагрузочной цепи. Если условие не соблюдается, и напряжение на входе падает ниже выбранной отметки, уровень напряжения на выходе преобразователя приравнивается к входному.

Индикация событий

Верхний модуль преобразователя B3603 укомплектован тремя разноцветными информационными светодиодами состояний. Активный красный светодиод с обозначением OUT символизирует режим работающего выхода (на выход поступает преобразованная электроэнергия). Свечение зелёного светодиода с надписью CV говорит о протекающем токе, значение которого укладывается в выделенный для нагрузки диапазон. Аварийный жёлтый светодиод с пометкой CC загорается лишь в том случае, когда нагрузочный ток достигает значения выбранного ограничения или небольшого его превышения. В момент наступления перегрузки, преобразователь B3603 стабилизирует уровень выходного тока, сбрасывается до нуля напряжение, и выключает зелёный индикатор.

Цифровое кнопочное управление

Конструкция B3603 снабжена 4-кнопочным цифровым управлением. Назначение кнопок:

• SET - выбор функции или профилей, управление выходом
• Стрелки "↑" и "↓" - изменение параметров функций, напряжения и тока
• ОК - подтверждение функций или профилей, сохранение напряжения и тока, управление выходом

Подробное описание функций и их настройка с помощью кнопочного управления представлены в инструкции пользователя к регулятору B3603.

Техническая документация

1. Спецификация на микросхему преобразователя LM2596 (англ., PDF)
2. Инструкция пользователя B3603 на руссом языке (рус., PDF)
3. Принципиальная электрическая схема MingHe B3603 (неофициальная, PDF)